Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

DNA-analyser kortlægger arktiske fødekæder

Gensekvenser bliver nu brugt til at beskrive, hvordan planter og dyr påvirker hinanden i det i arktiske økosystem og hvilken rolle klimaændringerne spiller.

19.08.2014 | Peter Bondo Christensen

For at fange små dyr bruger forskerne de såkaldte Malaise fælder- opkaldt efter biologen René Malaise, der lavede den første model. Biologen Mikko Tiusanen tilser her en af fælderne. Insekterne fanges ind af teltvæggene og føres op til en beholder, der indeholder alkohol. Foto: Peter Bondo Christensen.

Mange forskellige typer af fælder er taget i brug for at få et overblik over den samlede fauna ved Zackenberg. Her bruger biolog Riikka Kaartinen fra Helsinki Universitet gule skåle for at fange fluer og hvepse. Foto: Tomas Roslin.

Forskellige forme for små-net samt kunstige blomster med en klæbrig blomst bliver også brugt til at fange insekter på den arktiske tundra. Foto: Peter Bondo Christensen.

”Fødekæderne og netværket mellem arterne er så meget enklere at studere i Arktis sammenlignet med resten af verden. Eksempelvis har vi fundet næsten 30.000 forskellige insekter i et kun 6000 hektar stort område af en tropisk regnskov, mens der kun er ca. 300 forskellige insekter her på tundraen i Nordøstgrønland, fortæller lektor Tomas Roslin fra Helsinki Universitet, Finland.

Tomas Roslin sætter fælder op samler prøver ind på tundraen ved Zackenberg feltstation i Nordøstgrønland. Han har været her hver sommer siden 2009 for at indsamle alle arter i området. Ved at aflæse samme gen hos alle arter kan man anvende denne gensekvens som en entydigt og let aflæselig karakter.

Referencebibliotek

Forskerne er nu meget langt med kortlægningen. Alle fugle og hvirveldyr har fået registreret deres gensekvens og næsten 90 procent af områdets planter og insekter har også fået kortlagt deres gensekvens.

”Gensekvenserne fungerer ligesom de stregkoder, vi kender fra butikkerne og vi har fået et utroligt referencebibliotek over alle arter i området. I fremtiden giver det os mulighed for hurtigt at beskrive, hvilke arter vi finder i en hvilken som helst indsamling.  Endvidere kan vi let genkende dele af dyr og planter – også efter det er blevet spist af et andet dyr,” beretter Tomas Roslin.

Sådanne enkle karakterer er guld værd at kende. For når forskerne sætter fælder op for at fange insekter, får de nemt mere en 200 forskellige arter i en enkelt indsamling, - også selv om man er i et af verdens mest enkle økosystemer med det laveste artstal.”

Hidtil har det krævet time efter time foran mikroskoper at artsbestemme de enkelte individer og ofte måtte forskerne sende prøver kloden rundt til forskellige eksperter for at få sat navn på vanskelige arter. Snart kan det samme arbejde gøres ved at kværne alle insekter i en prøve og sende lidt af ”suppen” til DNA-analyse.

Mikroskopet er udskiftet med en hurtig computer, der sammenligner resultatet af DNA-analysen med forskernes database og danner en liste over de arter, der var i prøven.

Fingeraftryk sendes videre i fødekæden

Analyserne kan mere end blot bruges til at registrere tilstedeværelsen af forskellige arter. Forskerne har også brugt gensekvenserne til at beskrive sammenhængene mellem de forskellige led i de arktiske terrestriske fødekæder og kan på den måde besvare spørgsmålet: Hvem spiser hvem?

Sekvenserne indenfor det valgte gen er unikke for hver enkelt art og dette ”fingeraftryk” kan spores rundt i fødekæderne. Analyserer man eksempelvis afføringen fra en fugl, kan man på basis av DNA-indholdet se, hvilke insekter fuglen har spist.

På samme måde håber forskerne at kunne følge hvilke planter moskusokserne lever af på forskellige tider af året ved at analysere friske fækalier fra dyrene. Og helt enestående er det, at en lille prøve at et insekt stadig indeholder spor af det bytte, insektet spiste, mens det stadig var en larve.

Verdens længste tidsserie

”Zackenberg feltstation i Nordøstgrønland er helt unik. Med stationen har vi fået de logistiske muligheder for at lave grundige indsamlinger i det højarktiske område. Samtidig har Aarhus Universitet indsamlet, målt og beskrevet dyr og planter siden 1996 efter grundige retningslinjer. Det giver os en af verdens længste, sammenhængende og mest omfattende tidsserie af arktiske data,” forklarer Tomas Roslin.

De indsamlede prøver står i et depot på Naturhistorisk Museum i Aarhus. Nu vil Tomas Roslin, og en international gruppe af samarbejdspartnere analysere små mængder af prøverne og dermed lave en nøjagtig bestemmelse af hvilke arter, der var til stede gennem den knap 20 årige lange indsamlingsperiode. Dermed kan forskerne følge forandringer i sammensætningen af arter i det højarktiske områder tilbage i tiden og dermed vurdere hvordan klimaforandringer påvirker det arktiske, terrestriske økosystem.

Yderlige oplysninger:

Tomas Roslin, Department of Agricultural Sciences, University of Helsinki: TomasRoslin@Helsinki.fi

Arctic Research Centre