miðvikudagur, 16. janúar 2019
 
TölublöðVenjuleg útgáfa

Leifar erfðaefnis í sjónum varpa ljósi á lífríkið

Guðsteinn Bjarnason
28. desember 2018 kl. 12:00

Sýnatökugrindin sett niður í sjóinn. MYND/Hafró

Christophe Pampoullie og félagar hans á Hafró eru byrjaðir að gera rannsóknir á erfðaefnum sem lífverur skilja eftir sig í hafinu. Slíkar rannsóknir geta varpað ljósi á ferðir fiska, líffræðilegan fjölbreytileika og jafnvel stofnstærðir.

Á næstu árum má búast við því að hafrannsóknir taki töluverðum breytingum þegar ný tegund rannsókna nær fótfestu og fer að skila niðurstöðum. Þetta eru rannsóknir á umhverfiserfðaefni, eða umhverfis-DNA, sem snúast um að safna sjósýnum og greina ummerki um þær lífverur sem hafa verið þar á sveimi.

„Allar lífverur í hafinu láta frá sér frumur úr húðinni. Þetta gera þær bara með því að vera í hafinu,“ segir Christophe Pampoullie, erfðafræðingur á Hafrannsóknastofnun. „Hingað til hafa erfðafræðingar þurft að taka sýni af sjálfum lífverurunum til að stunda erfðarannsóknir.“

Allt er þetta sem sagt að breytast núna með þessari nýju tegund af rannsóknum

„Þessar rannsóknir eru hagkvæmari að öllu leyti. Þær kosta ekki eins mikið, það er ekki verið að trufla dýrin, og það er tiltölulega auðvelt að ná í sýnin. Maður setur bara flösku út í hafið, tekur lítra af vatni/sjó og síar. Erfðaefnið situr þá eftir á síunni.“

Viðbót við aðrar rannsóknir
„Við erum ekki að horfa á eina lífveru í einu heldur skoðum við allar lífverurnar sem finnast í sýninu. Allt sem er þarna í hafinu er á síunni og þá er nóg að greina erfðaefnið til tegunda. Þannig að hvað varðar kostnað og hagkvæmni þá gæti þetta aukið upplýsingar og orðið mikilvæg viðbót við hefðbundna rannsóknarleiðangra.“

Hann segir þessar rannsóknir á umhverfiserfðaefni þó ekki koma í staðinn fyrir aðrar hafrannsóknir.


„Þetta getur bætt þær upp og gefið okkur mikilvægar upplýsingar, en við þurfum líka hefðbundna rannsóknarleiðangra því við þurfum að vita hvað er í hafinu. Við getum ekki bara farið út í eitthvað umhverfi og sagt ég ætla að rannsaka umhverfiserfðaefnið án þess að vita hvað er þar. Þú þarft að hafa nokkuð góða hugmynd um hvað er þar að finna. En þegar þú ert kominn með það þá geturðu fylgst með líffræðilegum fjölbreytileika í hafinu bara með því að rannsaka umhverfiserfðaefnið.“

Einn af kostunum við umhverfiserfðarannsóknir er að þær geta gefið okkur mikilvægar upplýsingar um lífríki ýmissa svæða í hafinu sem enn er lítið vitað um. Christophe nefnir þar sem dæmi miðsjóinn, en þar er að finna mikinn fjölda lífvera, þar á meðal fiska sem mögulegt væri að nýta. En við vitum ósköp litið um þá enn sem komið er.

„Við vitum ekki hversu margar tegundir er þar að finna,“ segir Christophe. „Við vitum lítið um fjölda þeirra og dreifingu í kringum Ísland. Bara með því einu að taka vatns- og/eða sjósýni getum við fengið upplýsingar um hve mikið er af þeim, hvaða tegundir þetta eru og hvar þær halda sig og hvort dreifingin breytist eftir árstíma og þess háttar.“

Fyrstu tilraunir hafnar
Fyrstu tilraunir með umhverfiserfðarannsóknir í hafinu umhverfis Ísland eru þegar hafnar, eins og skýrt hefur verið frá hér í Fiskifréttum.

„Við höfum verið að safna sýnum í rúmt hálft annað ár,“ segir Christophe. Makrílleiðangrar og aðrir rannsóknarleiðangrar hafa verið notaðir til að safna þessum hafsýnum.


Í makrílleiðangri Árna Friðrikssonar í sumar voru tekin sýni á 26 stöðvum umhverfis landið. Sýnin voru tekin við yfirborð sjávar og af mismunandi dýpi á hverjum stað, 20, 50, 200 og 500 metra dýpi.

Í september var svo haldið áfram að safna sýnum og úrvinnsla úr fyrstu sýnatökunum er þegar hafin.

Fyrsta verkefnið, eCAP, er að nota sýnin til að finna og rekja ferðir loðnu en Hafrannsóknastofnun og Matís fengu í sumar úthlutað tæpum tólf milljónum króna úr Tækniþróunarsjóði Rannís til að vinna að þeim rannsóknum. Christophe er verkefnastjóri eCAP.

Sótt hefur verið um styrk frá Rannís til frekari rannsókna á umhverfiserfðaefni sem safnað er úr sjónum. Byrjað var á loðnunni vegna þess hve óútreiknanleg hún hefur verið undanfarin misseri.

„Það hefur orðið sífellt erfiðara fyrir okkur að finna hana. Þannig að hugmyndin var sú að taka sjósýni, sía þau um borð og greina erfðaefni loðnu. Síðan að þróa tækni sem við gætum nýtt okkur strax um borð í skipunum, sem myndi segja okkur hvort erfðaefni úr loðnu sé að finna þarna í hafinu. Ef sú yrði raunin þá getum við fylgt hafstraumunum og leitað uppi loðnuna. En loðnurannsóknirnar eru bara það fyrsta sem við förum út í.“

Fátt vitað um miðsjóinn
Möguleikarnir eru óþrjótandi, en sem fyrr segir sér Christophe fyrir sér að þessar rannsóknir geti veitt okkur mikilvægar upplýsingar um lífríkið í miðsjónum.

„Fyrir miðsjóinn þarf að fara niður fyrir 500 metra dýpt, og við munum væntanlega gera það á næsta ári.“

Fyrir utan dýpið er margt sem gerir það að verkum að erfitt hefur verið að afla vitneskju um miðsjóinn og þær lífverur sem þar þrífast.

„Það er m.a. vegna þess að þetta eru svo litlar lífverur. Fiskarnir eru oft ekki nema tveir til þrír sentimetrar á lengd. Þeir eru á miklu dýpi og það getur verið erfitt að veiða þá. Við eigum ekki netin til að veiða þá. Ekki bara við Íslendingar heldur allur heimurinn. Við erum byrjuð að gera tilraunir með veiðar, þróa net fyrir stærri dýrasvif en við vitum ekki hvort þau nýtast sem skyldi.“

Í makrílleiðangrinum í sumar kom upp mikið af myrglyttum, miklu meira en búist var við fyrirfram.

„Við áttum alls ekki von á því. Við fengum minnir mig 60 til 70 kíló af marglyttum, og við vitum ekki hvort það sé bara ein eða fleiri tegundir marglyttna. Við vitum heldur ekki hve margar tegundir eru til af marglyttu. Með eDNA-rannsóknumættum við að geta fundið út úr því.“

Litlir fiskar úr djúpinu
Einungis ein miðsjávartegund hefur verið rannsökuð hér við land svo nokkru nemi, en það er norræna gulldepla sem er mun minni en loðna, varla lengri en sjö sentimetrar þegar lengst verður.

„Hinar tegundirnar eru flestar svo litlar að það er erfitt að eiga við þær. Oft er það þannig að ef við förum niður með net og náum þeim upp, þá verða þær hreinlega að engu þegar upp er komið. Þær eru mjög skemmdar og allt blandast þannig að það getur verið erfitt að átta sig á því hvað er hvað. Sumar þeirra getum við borið kennsl á og aðrar ekki. Það eru til svo margar tegundir sem við vitum ekkert eða sáralítið um.“

Christophe segir að búast megi við því að vitneskja okkar um líffræðilegan fjölbreytileika við Ísland aukist mjög. Sá fjölbreytileiki verði enn fjölskrúðugari en vitneskja okkar nú segir til um.

„Við gætum fundið tegundir sem hvergi eru til í gagnagrunnum og þá þyrftum við að komast að því um hvaða lífverur þar væri að ræða. Við gætum líka fundið fleiri tegundir af lífverum sem við töldum að væru bara til fáar tegundir af.“

Óþrjótandi möguleikar
Aðferðin er í sjálfu sér sú sama og notuð er í lögreglumálum við rannsóknir á vettvangi glæps. Sýni eru tekin og reynt að greina hvort grunaður einstaklingur hafi skilið eftir sig ummerki. Slíkar rannsóknir hafa verið stundaðar áratugum saman en það var ekki fyrr en fyrir fimm árum eða svo sem vísindamenn tóku að prófa þessar aðferðir til að skoða ummerki lífvera í vötnum, ám og hafi.

Fyrst byrjuðu menn þó á því að taka sýni úr ferskvatni, enda er það miklu auðveldara viðfangs en hafið.

„Maður veit hvað er að finna í tjörnum og ám, en í hafinu er allt miklu flóknara. Það tekur síðan tíma að þróa þetta, bæði að safna sýnum og þróa tæknina í rannsóknastofum hjá Matís. Þetta kostar líka mikla vinnu og öflugar tölvur til að setja upp lífupplýsingakerfi, stóran gagnagrunn með DNA úr öllum tegundum. Þar verða líka hvalir, selir, hvítabirnir og fleira. Við vonumst til að þetta verði svo allt tilbúið eftir þrjú til fjögur ár.“

Þegar nauðsynlegur búnaður verður kominn upp, bæði á Hafró og hjá Matís, þá er hægt að hefjast handa fyrir alvöru.

Á sjó og landi
„Þegar þetta er allt komið þá er hægt að geyma þennan gagnagrunn til eilífðar, og það ætti að koma sér vel fyrir verndarstarf til dæmis. Við getum til dæmis séð áhrif laxeldis á umhverfið. Við vitum að það hefur áhrif á botninn, en í staðinn fyrir að verja miklum tíma í að skoða sýni af botninum þá er mun auðveldara að nota umhverfiserfðatæknina. Á endanum verður líka hægt að leggja mat á stofnstærð tegunda, en þá þurfum við líka geta magnmetið það sem við sjáum. Til þess þarf að gera tilraunir með magnið í tönkum, en þegar það er komið þá eru þarna mörg tækifæri.“

Fyrsta verkefnið snýst þó um að nýta þessa tækni til að leita uppi loðnuna í hafinu umhverfis Íslands.

Sú tækni er frekar einföld og Christophe telur fullvíst að sjómenn ættu sjálfir að geta notað hana til að leita uppi, ekki bara loðnu heldur aðrar fisktegundir líka.

„Þegar við erum farnir að geta gert þetta fyrir loðnu, þá getum við vel yfirfært það yfir á aðrar tegundir. Og þá er ég reyndar ekki bara að tala um aðrar fisktegundir heldur verður líka hægt að beita þessum aðferðum á landi. Við getum fylgst með útbreiðslu fuglategunda, við getum skoðað útbreiðslu refa. Það er hægt að nota þetta á hvað sem er. Því þegar búið er að setja upp tæknina, þá er tæknin sú sama hvort sem vð ætlum að nota þetta í sjó eða á landi.“