Vores beskidte luft svæver til Grønland og får bakterier til at mutere
Et nyt studie afslører, at bakterier i Grønlands iskappe tilpasser sig genetisk, så de kan overkomme luftforurening fra industrialiserede regioner. De samme bakterier kan måske vise sig at være nøglen til at fjerne en del af forureningen, før den bevæger sig ind i den lokale fødekæde.
Forurening forureningsstoffer tungmetal bly kviksølv PCB PAH fødekæde dyr afgrøder giftige toksiner iskappe Grønland Arktis industriområder DNA bakterier resistens mikrober mikrobiel forandringer tilpasning metagenomik

Huller i isen fyldt med mineralstøv og partikler på den grønlandske iskappe indeholder mikrober, der tilpasser sig industrielle forureningsstoffer, der ikke stammer fra Grønland. Bakterierne kan måske bruges til at nedbryde forureningsstofferne, før de når at invadere den lokale fødekæde. (Foto: Marek Stibal)

Når vi forurener luften her i Danmark og i andre industrialiserede regioner, lander forureningen ikke blot i vores egen baghave. 

Historien kort
  • DNA-analyser afslører, at bakterier i grønlandsisen har tilpasset sig giftige forureningsstoffer.
  • Analyserne indikerer desuden, at bakterierne har udviklet resistens over for visse tungmetaller.
  • Forskerne håber, at fundene kan bruges til sporing af fødekædekontaminering og til at nedbryde forureningsstofferne.

Forureningsstofferne kan flyve helt op til Grønland, hvor de invaderer den lokale fødekæde i takt med, at isen smelter.

»I lang tid har man været af den opfattelse, at disse isolerede og fjerntliggende områder i Arktis var meget rene miljøer. Men nu forstår vi, at forureningen bliver transporteret rundt omkring på kloden, og at forureningskilden ikke altid er lokal,« fortæller Aviaja Hauptmann, der er forsker og postdoc ved Grønlands Universitet, Ilisimatusarfik, i Nuuk.

Hun står bag et nyt studie, der giver ny indsigt i, hvordan denne luftforurening påvirker miljøet i Grønland.

Studiet indikerer, at bakterier, der findes på overfladen af ​​den grønlandske indlandsis, viser tegn på genetiske ændringer - såkaldte mutationer, der gør det muligt for dem at overkomme luftforureningen.

Bakterierne kan muligvis bruges som både en indikator i sporingen af forureningen i de lokale fødekæder. Måske kan de også bruges som et redskab til at nedbryde forureningsstofferne til mindre skadelige former, inden de bliver indtaget af dyr og lokalbefolkningen.

Tilpassede sig forureningsstofferne

Aviaja Hauptmann analyserede huller i isen fyldt med forureningsstoffer, der samler sig på overfladen af iskappen – det såkaldte kryokonit (et sediment, der består af urenheder som mineralstøv, partikler og sod, red.).

Hullerne i mineralstøvet og sodpartiklerne er hotspots for mikrobiel aktivitet.

»Vi var nysgerrige efter at se, hvilke mikrober vi ville finde i dem. Vi ved, at forureningsstofferne aflejres og fryses i isen, så vi ville gerne se, om mikroberne blev nedbrudt, eller om de kunne modstå nogle af de specifikke kemiske forbindelser,« fortæller Aviaja Hauptmann.

Aviaja Hauptmann og hendes kollegaer udtog 34 prøver fra 5 forskellige lokationer på den grønlandske indlandsis. 

Derefter ekstraherede de hele DNA'en ved hjælp af en proces kaldet metagenomik.

Genetisk analyse afslører forandringer skabt af forurening

Bakterierne indeholdt særlige genetiske markører, der indikerer, at de er i stand til at nedbryde skadelige kemiske forbindelser – blandt andet polyklorerede bifenyler (PCB) og polycycliske aromatiske hydrocarboner (PAH) (se faktaboks).

»Vi målte ikke forureningen i isen eller vurderede, om mikroberne rent faktisk nedbrudte forureningsstofferne. Vi undersøgte kun, om mikroberne er i stand til at nedbryde forureningsstofferne – og vi fandt, at det kan de godt,« forklarer Aviaja Hauptmann.

DNA-analyser indikerer også, at bakterierne har udviklet resistens over for visse tungmetaller – nemlig bly og kviksølv.

»Bakterierne nedbryder ikke disse tungmetaller, men de er resistente over for de skadelige effekter, så de kan overleve i et miljø, der har en vis koncentration af disse tungmetaller,« forklarer Aviaja Hauptmann.

Samlet set viser resultaterne, at den grønlandske iskappe »ikke kan betragtes som et uberørt miljø« – end ikke fra et mikrobielt perspektiv, siger hun.

Forurening forureningsstoffer tungmetal bly kviksølv PCB PAH fødekæde dyr afgrøder giftige toksiner iskappe Grønland Arktis industriområder DNA bakterier resistens mikrober mikrobiel forandringer tilpasning metagenomik

Aviaja Hauptmann, forsker og postdoc ved Grønlands Universitet, Ilisimatusarfik, i Nuuk, og hendes kollegaer indsamler arktisk støv på den grønlandske indlandsis. (Foto: Marek Stibal)

Sporestof for fødevareforurening

Aviaja Hauptmann er bekymret for, at forureningsstofferne bliver udskilt i takt med, at iskappen smelter, for så at blive transporteret til isfrie områder i Grønland, hvor de kan blive ædt af dyr og i sidste ende forurene lokale afgrøder og fødevarer dyrket og opdrættet i Grønland.

»Jeg er selv fra Grønland, og jeg ved, at det bekymrer folk,« fortæller Aviaja Hauptmann. Hun fortsætter:

»Vi ved, at det er et problem, men hvad fortæller man befolkningen, når der ikke er friske grøntsager at få det meste af året? At de ikke kan jage lokalt, fordi der er risiko for, at føden er forurenet? Det er jo bare at råbe vagt i gevær uden at forsøge at løse problemet.«

Aviaja Hauptmann håber, at det nye studie er det første skridt mod at kunne spore forurening gennem økosystemet og at kunne identificere de bakterier, der har tilpasset sig forureningen.

Med tiden vil bakterierne måske endda kunne bruges til at nedbryde de kemiske forbindelser, så de bliver mindre skadelige.

»Nedbrydningen forandrer de kemiske forbindelser – for det meste til mindre kemiske forbindelser. I visse tilfælde er de mindre kemiske forbindelser også mindre giftige, så hvis vi kan identificere, hvilke mikrober der forårsager forandringen, kan vi muligvis bruge det som et bioteknologisk redskab, der kan rense nogle af forureningsstofferne,« forklarer Aviaja Hauptmann. Hun tilføjer:

»Der skal selvfølgelig en stor mængde yderligere forskning til, før vi når så langt.«

Arktisk Råd skal granske klimaforandringernes effekt på forureningen

Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP) er Arktisk Råds miljøovervågningsprogram, hvis fokusområder er forurening, klimaændringer og konsekvenserne heraf for det arktiske miljø.

AMAP – én af Arktisk Råds seks arbejdsgrupper – publicerede for nylig en rapport, der identificerede en lang række kemikalier, der klassificeres som værende 'et stigende problem i Arktis'. 

PAH og PCB er blot to kemikalier på listen.

»De forestående økologiske forandringer er usikre, og der er behov for at forstå dem for at kunne tolke fremtidige forureningsdata og levere pålidelig information til beslutningstagerne,« skriver rapportens forfattere.

Senere på året publicerer gruppen endnu en rapport om, hvordan klimaforandringerne kan remobilisere forureningsstofferne, der har hobet sig op i Arktis i løbet de seneste årtier, og de biologiske effekter, som de har på den lokale fauna og samfund.

Én af prioriteterne er nu at overvåge, vurdere og formidle kemikaliernes potentielle sundhedsfarer, som, Hauptmanns forskning indikerer, findes ved de lokationer, som hun studerede i Grønland.

Denne artikel er oprindeligt publiceret hos ScienceNordic og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.

Sådan gjorde forskerne

Studiet er et pilotprojekt, der vurderer forureningsstoffernes potentielle effekt på Grønlands iskappe.

Omfattende genetiske analyser af partikler og mikrober fra isen indikerer, at genomerne er resistente over for giftige koncentrationer af bly og kviksølv, og at de er i stand til at nedbryde PAH og PCB.

Prøverne blev ikke analyseret for forureningsstoffer, men genomerne matchede andre genomer, der var ekstraheret fra lokationer uden for Grønland, som forskerne ved, er kontaminerede.

Tegn på tilpasning blev fundet ved alle lokationer og er ikke udelukkende begrænset til steder med lokal menneskelig aktivitet, som eksempelvis lufthavnene ved i Kangerlussuaq i Vestgrønland og Thule-lufthavn i det nordlige Grønland.

Fundene indikerer, at bakterierne muligvis har tilpasset sig de forureningsstoffer, der er blæst ind fra industrialiserede områder uden for Grønland.

Forskere skal nu bekræfte den reelle kontamineringskoncentration ved de forskellige lokationer og andre steder rundt omkring i Grønland for at få en præcis forståelse af den mikrobielle tilpasnings egenskaber.

Forurening på Grønlands indlandsis

Det nye studie identificerede genetiske markører, der gengiver bakteriernes evne til at nedbryde giftige kemiske forbindelser. Blandt andet:

Polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH):

  • Polycykliske aromatiske hydrocarboner (PAH) er en gruppe organiske forbindelser.
  • De vigtigste kilder til miljøforurening med PAH er røg fra boligopvarmning med kul, olie og træ samt udstødningsgasser fra biler. 
  • PAH er kendt som mutagene stoffer, som er mistænkt for at være kræftfremkaldende for dyr og mennesker.

Polychlorerede biphenyler (PCB): 

  • En gruppe industrielt fremstillede klorerede organiske stoffer, som ikke er naturligt forekommende, og som blandt andet blev brugt til køleolie og kondensatorer, samt i maling og byggematerialer.
  • I 1987 blev anvendelse forbudt i Europa som følge af alvorlige bivirkninger hos mennesker. 
  • PCB er associeret med kræft og kan nedsætte både immunforsvar og forplantningsevne.

PAH og PCB samt tungmetaller som bly og kviksølv har gradvist hobet sig op i de arktiske ismasser. Stofferne er desuden blevet identificeret i de allerøverste lag af iskerner fra Grønland.

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud