Sofie Vej Ugelvig beretter om projektet 'Havisalgers fotobiologi og strukturerende effekter i det Arktiske Ocean'; et dansk følgeprojekt på den dansk-svenske LOMROG III ekspedition til Arktis.
Langs rælingen på isbryderen Oden, er forskere og besætningsmedlemmer stimlet sammen. Kameralinserne er rettet mod isbjørnen, som lunter roligt rundt på isen, ikke langt fra skibet. For en tid stjæler bjørnen al opmærksomhed, også fra Ph.D. Nikolaj Vynne som er her i Arktis for at studere langt mindre skabninger, nemlig bakterier.
Ved synet af isbjørnen, går det op for mig, hvor alene vi har været de sidste fem uger. Siden vi sejlede ind i den mere kompakte is, har vi ikke mødt andre isbrydere og har kun haft enkelte ismåger som selskab. På grund af de svære isforhold er Arktis på mange måder forholdsvis uudforsket, hvilket gør området interessant i Nikolajs øjne.
Nikolajs projekt, 'Karakterisering af bioaktive Gram-positive sporedannende arktiske bakterier', er et dansk følgeprojekt på den dansk-svenske LOMROG III ekspedition til Arktis (som tidligere omtalt på Videnskab.dk). På langt sigt er projektets formål at lede efter nye antibiotika til bekæmpelse af multiresistente bakterier. Dette er dog ikke nogen let sag. De sidste 25 år er der kun godkendt ganske få decideret nye antibiotika, da udviklingen har fokuseret på kemiske modifikationer af kendte strukturer. Der er derfor brug for nye stoffer, hvis vi i fremtiden vil blive ved med at kunne behandle simple infektioner med antibiotika.
Måske nye bakterier i Arktis
Antibiotika dannes bl.a. af bakterier. Når bakterier interagerer med hinanden eller deres omgivelser, udskilles stoffer, heraf bl.a. antibiotika. Den klasse af bakterier, som står for den største produktion af de nuværende kendte antibiotika, er Aktinobakterier. De fleste undersøgelser af Aktinobakterier er lavet på prøver af jord, som stammer fra tempererede områder. I Arktis håber Nikolaj, at det unikke miljø betyder, at der findes nye bakteriesamfund, og at det dermed kan være muligt at opdage nye arter af Aktinobakterier. Hans formodning er at nye arter af Aktinobakterier vil danne nye kemiske stoffer, og dermed måske nye antibiotika.
Bakterier lever overalt, og Nikolaj er derfor interesseret i prøver fra havvand, iskerner og sediment/mudder fra havbunden (Figur 1). Måden hvorpå han studerer Aktinobakterierne, er ved at lade dem vokse under kontrollerede forhold, som gør det muligt at undersøge deres vækst og produktion af antibiotika. Nikolaj dyrker Aktinobakterierne ved at få dem til at gro på såkaldte vækstsubstrater. Et vækstsubstrat består af mad og næringssalte til bakterierne, og kan bringes til at stivne ved at tilsætte en stivelsespolymer, kaldet agar.
Substraterne kan enten være generelle substrater, der er designede til at isolere en bred vifte af bakterie, eller de kan være specifikke og kun tillade én eller ganske få bakteriearter at vokse, f.eks. ved at efterligne de miljøer, bakterierne findes i naturligt. Som eksempel kan bakterier, som lever på vandlopper, ofte dyrkes på et substrat som indeholder kitin, da vandloppers skelet er opbygget af kitin. Da bakterierne her i Arktis lever i et næringsfattigt miljø, benyttes et næringsfattigt vækstsubstrat.
For at have en vis kontrol med hvad der vokser frem på substratet, tilsættes antibiotika som Aktinobakterierne ikke er følsomme overfor, men som gør, at mange andre bakterier ikke kan vokse. Samtidig tilsættes et fungicid, som gør at svampe ikke vokser frem på substratet. Prøverne bliver sået ud på substratet og dyrkes ved ti grader celsius i køleskabene i laboratoriet på Odens 4. dæk (Figur 2).
Biologiske aktiviteter skal testes i laboratoriet
Når prøverne efter togtet bringes til DTU, dyrkes flere bakterier ved forskellige temperaturer og med forskellige substrater, hvorefter forskellige biologiske aktiviteter kan testes, f.eks. dannelse af antibiotika. Selve analysen af prøverne er ikke mulig at foretage ombord på Oden, da der ikke findes det nødvendige udstyr, og da det er meget vigtigt prøverne ikke bliver forurenede.
Nikolaj fortæller, at de ved at analysere de arktiske prøver formodentligt også vil finde mange antibiotika, som allerede er kendte. Håbet er dog, at proportionerne mellem nye og kendte stoffer er anderledes, dvs. at det lykkedes at finde flere nye i forhold til gamle stoffer. Ud over at opdage nye antibiotika som kan anvendes til bekæmpelse af multiresistente bakterier, har Nikolajs projekt også et grundvidenskabeligt perspektiv.
Det vides fra tidligere studier, at der er en sammenhæng mellem de stoffer, bakterierne danner, og det substrat de dyrkes på, men det er endnu ikke kendt, hvorfor der er denne sammenhæng. Et andet spørgsmål er hvordan interaktioner mellem forskellige bakterier, som i det naturlige miljø, påvirker produktionen af f.eks. antibiotikastoffer.
For mere information se http://www.food.dtu.dk/Forskning/Forskningsgrupper/Bakteriel_Oekofysiologi_og_Bioteknologi.aspx
