DNA-teknologi afslører livet under havets overflade langs Grønlands kyster

Det er både dyrt, besværligt og ofte umuligt at trawle efter fisk i afsidesliggende arktiske farvande, hvis man skal studere mængden og udbredelsen af forskellige fiskearter.

Men en prøve på få liter vand er faktisk nok til at få et indblik i livet under havets overflade.

Over en strækning på 2.400 kilometer, fra Grønlands sydspids Kap Farvel til Ella Ø i Nordøstgrønland, samlede vi gennem sensommeren 2021 vandprøver og analyserede dem for rester af DNA ved hjælp af de såkaldte miljø-DNA-teknikker.

Studiet er netop publiceret i tidsskriftet ’Diversity and Distributions’, der på forsiden havde et billede af en pukkelhval, som kaptajnløjtnant og maskinmester på togtskibet, Søren Nagel, var så heldig at fange med sit kamera.

Pukkelhvalen boltrede sig i vores indsamlingsområde, og vi fandt netop DNA-spor fra pukkelhvaler i vores prøver.

Resultaterne giver et meget lovende håb for, at vi med en simpel metode kan følge, hvordan fiskenes – og pukkelhvalernes – udbredelse ændrer sig, når det bliver varmere i havet omkring Grønland.

Livets stregkoder

Alt liv sætter spor – et af dem er rester af det DNA, som findes i hver eneste celle. Og DNA’et indeholder unikke ’stregkoder’, som vi kan bruge til at identificere forskellige arter.

Som mange ved, bruger efterforskere DNA til at spore, hvem der præcist befandt sig på et gerningssted i en kriminalsag.

Og kollegaer inden for forskningens verden har for blandt andet vist, hvordan DNA-spor eksempelvis kan bruges til at opspore, hvilke insekter der har besøgt en blomst.

Man kalder teknologien for miljø-DNA. Og med det værktøj i hånden kan man også ud fra en spandfuld vand få indblik i, hvilke fisk der lever i et havområde.

Det kan vi gøre ved at lede efter spor af fiskenes genetiske stregkoder.

’Stregkoder’ er i DNA-verdenen et udtryk for genetiske fingeraftryk af en bestemt/afgrænset del af DNA’et. Har vi alle arternes ’stregkoder’, kan vi bruge dem til at skelne mange af arterne fra hinanden.

I vores nye studie fra Nordøstgrønland fik vi også mulighed for at tilføje nye ’stregkoder’ til DNA-databasen , og vi er nu tæt på at have alle stregkoder fra grønlandske fisk.

Studiet viser, at DNA-rester i vandprøver giver et godt øjebliksbillede af fiskeforekomsterne.

Hvis vi kan opskalere denne metode i tid og rum (altså tage flere vandprøver løbende og nye vandprøver andre steder i de arktiske farvande), kan vi derfor følge potentielle ændringer i fiskenes udbredelse langt mere detaljeret, end hvis vi skal være afhængige af dyre fangstundersøgelser med trawl og liner.

Det optimale ville være at indsamle prøver på tværs af sæsonerne og over en årrække og gerne med kortere afstande mellem stationerne.

Unikt forskningstogt i sjældent besøgte farvande

Vi var ti forskere, der gennem august og september 2021 fik mulighed for at sejle med søværnets inspektionsfartøj ’Knud Rasmussen´ fra Nuuk i Vestgrønland, syd om Grønland og hele vejen op til Ella Ø i Nordøstgrønland.

Med Knud Rasmussen fik vi en unik mulighed for at indsamle prøver på en strækning, der sjældent bliver besøgt af forskningsfartøjer.

Vi tog vandprøver ved 29 stationer i løbet af den lange sejltur, både fra de øverste lag af havet og fra dybder af 130-500 meter. Ombord på skibet filtrerede vi vandet gennem et særligt filter, som tilbageholder DNA.

Prøverne blev straks frosset ned og blev senere analyseret for DNA-spor fra fisk i vores laboratorier i Aarhus.

Nye arter sydfra?

Nu har vi fundet DNA-stregkoderne fra de fisk, man ved, der eksisterer i de arktiske farvande omkring Grønland.

Resultaterne afslører, at sammensætningen af fisk og pattedyr ændrede sig, jo længere nordpå prøverne blev taget. Og at der i Nordøstgrønland findes en særlig sammensætning af højarktiske fisk.

På sigt vil vi meget gerne have et komplet billede af fiskearternes udbredelse langs alle Grønlands kyster. Det er helt nødvendigt for at kunne forudsige og overvåge, hvordan sammensætningen af fisk ændrer sig, i takt med at klimaet og havstrømmene ændrer sig.

Der er for eksempel teorier om, at sydligere arter af fisk flytter længere nordpå, og at de eksisterende arter dermed bliver fortrængt, når klimaet bliver varmere.

Miljø-DNA-metoden vil være ideel til at påvise sådanne forandringer, hvis vi kan få indsamlet vandprøver med jævne mellemrum gennem de kommende år.

Udgangspunkt for overvågning

Med vores undersøgelser har vi nu et udgangspunkt for, hvordan sammensætningen af fisk langs Grønlands østkyst ser ud ved brug af molekylære metoder. Og vi har vist, at miljø-DNA-metoden fungerer som en effektiv metode til at få et mere komplet billede af fiskesammensætningen i grønlandske fjorde og farvande.

Vi vurderer nu, at metoden vil være ekstremt brugbar til fremtidig overvågning af fisk i de grønlandske fjorde og farvande. Det kræver dog en stor indsamlingsindsats for at kunne udtale sig om, hvorvidt der er sket ændringer i arternes udbredelsesmønstre.

Det er vores erfaring, at det som oftest vil være et meget ‘lokalt’ signal, man får, når man indsamler miljø-DNA prøver i vand. Men vi kan risikere at finde DNA fra arter, der burde leve dybere eller længere oppe i vandsøjlen (vertikal transport af miljø-DNA) eller ikke burde gå ind i fjordene, eksempelvis.

Vi kan potentielt også finde DNA fra en fisk, der lever længere ude på havet, hvis en sæl har spist den og sidenhen er svømmet ind i fjorden, hvor den har skidt fiskens DNA ud igen. Derfor er gentagne prøver over tid vigtige.

Alt det opsamlede DNA-materiale bliver desuden gemt.

Så hvis man om nogle år eksempelvis ønsker at få mere viden om udbredelsen af andre grupper af dyr, kan man finde prøverne frem af fryseren igen og se på DNA fra andre grupper af organismer.

Studiet er udarbejdet sammen med lektor Philip Francis Thomsens fra Institut for Biologi, Aarhus Universitet, professor Søren Rysgaard fra Arktisk Forskningscenter, Aarhus Universitet og lektor Peter Rask Møller fra Statens Naturhistoriske Museum i København.

Se postdoc Mads Reinholdt Jensen forklare om sin forskningsindsats med at spore miljø-DNA langs kysten af Østgrønland:

\ Læs mere

Danske studerende vinder VM for opfindelse af nedbrydeligt fiskenet

\ Læs mere

Nye typehuse i Grønland skulle øge velfærden – og fjerne kulturelle forskelle