Miljöövervakning tar hjälp av DNA-analys

För att veta om vi lyckas minska övergödningen och förbättra havsmiljön behövs säkra metoder för miljöövervakning. Nu kommer snart nya tekniker baserade på modern DNA-analys.

Professor Anna Godhe vid Göteborgs universitet arbetar med kiselalger av släktet Skeletonema, små planktonalger som är mycket vanliga i nordiska kustvatten. I de svartgeggiga meterdjupa sedimentkärnorna från danska Mariagerfjord på Jyllands östkust hittade hon och hennes kolleger mängder av vilsporer av just denna alg. Tillbaka på labbet i Göteborg lyckades forskarna väcka upp vilsporerna, så att de började dela sig och bilda nya aktiva alger. Eftersom Mariagerfjord är kraftigt övergödd sedan lång tid finns inga sjöborrar eller andra bottendjur som blandar om i sedimenten. Sedimentlager från olika tidsperioder ligger därför kronologiskt ordnade från ytan och nedåt, med alger från idag uppe vid ytan och från 1900-talets början längst ner.

Genetiska skillnader hos kiselalger

När Anna Godhe undersökte DNA i alger från olika sedimentlager och tidsperioder upptäckte hon att alla tillhörde en och samma population – men att det fanns genetiska skillnader mellan olika generationer av alger: – Vi hittade små skillnader mellan de alger som gått i vila i början av 1900-talet jämfört med dem som bildat vilsporer när övergödningen var som värst på 1980-talet och även jämfört med de nutida algerna, berättar Anna Godhe. – Vi har tittat på så kallat neutralt DNA som inte påverkas av naturlig selektion, fortsätter hon. Men sannolikt har det alltid funnits genetiska anpassningar till övergödning hos vissa alger, och i perioder av övergödning har dessa genvarianter gynnats och blivit vanligare i populationen.

Kopplar förändringar till övergödning

Nu försöker Anna Godhe och hennes kolleger ta fram som ett referensbibliotek där olika nivåer av övergödning kan kopplas till specifika genetiska förändringar i kiselalgernas DNA. Målet är att ta fram ett molekylärbiologiskt verktyg där man kan mäta graden av övergödning i ett område genom att provta kiselalger och göra DNA-profiler på dem, för att jämföra med referensbiblioteket. Dagens metoder för att mäta övergödning är rätt trubbiga, enligt Anna Godhe. Man använder sig främst av siktdjup och klorofyllkoncentration, parametrar som kan variera av många andra faktorer än just övergödning. Till exempel när bottenvatten stiger upp till ytan (“upwelling”) eller när kraftiga stormar driver in plankton och annat organiskt material i området vid provtagningstillfället. – Vårt verktyg kommer att vara mycket känsligare och väldigt specifikt, säger Anna Godhe. Oftast är det ju så att man kan se att miljön far illa först när skadan redan är skedd. Vi kommer att kunna identifiera en gradvis gradient av övergödning.

Molekylärbiologiska verktyg utvecklas

Metoder och tekniker för att undersöka DNA har utvecklats mycket snabbt under senare år, berättar Anna Godhe. – När vi skrev ihop vårt forskningsprojekt planerade vi att sekvensera DNA i cirka hundra algindivider. Idag kan vi undersöka mångdubbelt fler för samma kostnad! När verktyget skulle kunna tas i bruk är svårt att säga; Anna Godhe uppskattar att det ligger tio år fram i tiden. Hur snabbt det går beror inte bara på hennes egen forskning; det gäller också att hitta samarbetspartners som kan utveckla metoden till ett användarvänligt redskap för dem som ska utföra miljöövervakning. Det finns liknande molekylärbiologiska verktyg där DNA-profilering används för miljöövervakning redan idag. Exempelvis på Nya Zeeland där man övervakar förekomsten av toxinbildande kiselalger i musselodlingar. Specifika DNA-sekvenser hos giftalgerna ger ett färgutslag och avslöjar om algen i fråga finns i odlingen.