Djuphavets ”rättstekniker” gör viktiga fynd med ny DNA-teknik

De senaste åren har biologen Annette Govindarajan utforskat livet i djuphavet med hjälp av självstyrande robotar och ekologiskt DNA. Målet är att ta reda på vilka som lever där, och hur de rör sig.    

^{Text: Amanda Saveland}

Det finns ett område i världshaven ungefär 200 meter under ytan som kallas för skymningszonen. Dit når knappt något solljus, och det lilla som trots allt tränger igenom är otillräckligt för fotosyntes. Fiskarna som lever där ser inte ut som de vi är vana vid att se närmare ytan. De är små, inte sällan självlysande, och kan både ha mycket stora ögon och munnar prydda med breda rader huggtänder.

– De är den sortens fiskar som ser ut som små monster, säger biologen Annette Govindarajan vid Woods Hole Oceanographic Institute i USA.

Hon har dedikerat flera år åt att studera djuren i detta dunkla universum. För den här delen av havet är inte bara mörk och avlägsen. Kunskapen om livet i skymningszonen, som sträcker sig ned till 1 000 meters djup, är också väldigt liten. Trots att det är där som en stor del av livet i havet finns.

Djurens rörelsemönster viktiga att förstå

En sak man länge känt till är att många djur i skymningszonen rör sig upp mot ytan på natten. I skydd av mörkret kan de äta plankton utan att bli uppätna av rovfiskar som förlitar sig på dagsljuset för att kunna jaga. När solen sedan går upp rör de sig ner i djupet igen. Det är en vandring som sker varje dygn i hela världshavet, och som utgör den största migrationen på planeten. 

Det är den här migrationen som Annette Govindarajan arbetar med att kartlägga. Hon menar att det behövs både för att öka kunskapen om själva ekosystemet, men också i förhållande till kolets kretslopp.

– En viktig funktion som den här dygnsvandringen har är faktiskt att den hjälper till att reglera vårt klimat, förklarar hon.  

Begränsar uppvärmningen av planeten

Genom att äta plankton uppe vid ytan och sedan simma tillbaka till djupare vatten bidrar dygnsvandringen till att föra bort koldioxid från atmosfären. Plankton lagrar nämligen kol i sina kroppar, och när kolet transporteras ned i djuphavet försvinner det från systemet under mycket lång tid. Utan den här processen, som kallas för den biologiska pumpen, skulle uppvärmningen av planeten troligen gå betydligt snabbare.   

– Så om vi är intresserade av att veta hur snabbt kolet rör sig nedåt är det viktigt att förstå hur det sker och vilka det är som gör det, säger Annette Govindarajan.

En mystisk upptäckt

Att den storskaliga migrationen i havet sker upptäcktes med hjälp av ljud under andra världskriget. Det var den amerikanska flottans ekolod som registrerade något mystiskt. En falsk havsbotten som bara dök upp vissa tider på dygnet, och som senare skulle visa sig vara den stora mängden djur som färdades upp och ned i djupet.

När forskarna idag försöker kartlägga djurens rörelser är det fortfarande ljud de använder sig av. Ljudvågornas studsande kan ge en bild av vilket djup de befinner sig på. Däremot kan de inte avslöja vilken djurart det är som ligger bakom den registrerade signalen, eller ekot. Det är en viktig pusselbit som saknats, och som Annette Govindarajan vill hitta, med hjälp av ekologiskt DNA.

När hon och hennes forskarkollegor vid Woods Hole Oceanographic Institute började använda tekniken i skymningszonen år 2018 fanns det få publicerade studier som använde ekologiskt DNA i djuphavet. Så ser det inte ut idag.

– Vi har varit med och lett utvecklingen på det här området, och folk börjar mer och mer inse hur mycket vi faktiskt kan lära av e-DNA. Så fler vill använda det, och vi behöver ha rätt verktyg och teknik för att kunna göra det effektivt, säger Annette Govindarajan.

Forensiskt arbete till havs

Ekologiskt DNA är, enkelt uttryckt, de genetiska signaturerna som livet i havet lämnar efter sig. För djur kan det exempelvis röra sig om fiskfjäll, celler eller vävnadsbitar. Alla typer av små partiklar som kan lämna avslöjande spår efter sig.

– För att fånga e-DNA är det du gör att filtrera vattnet, och filtret kommer då innehålla alla de små genetiska signaturerna från alla som har varit där nyligen, förklarar Annette Govindarajan.

Det är som den inledande scenen i valfri deckare, när en brottsplats spärrats av och forensikerna kallas in. Ibland händer det att de hittar en kvarglömd cigarettfimp eller någon typ av fiber som gör att mördaren slutligen avslöjas. Men då är det avspärrade området sällan större än en lägenhet eller en skogsdunge. För Annette och hennes forskarkollegor är området betydligt större. De letar efter DNA-spår för att identifiera vilka som har rört sig på jordens största och mest outforskade plats – djuphavet.

Ny teknik för att skala upp provtagningarna

Första gången Annette Govindarajan skulle samla in ekologiskt DNA i djuphavet ställdes hon inför flera utmaningar. Behållarna de skulle fylla med vattenprover, så kallade niskinflaskor, var både förhållandevis små och för få till antalet, och ju djupare ned proverna togs desto mindre DNA fastnade i filtren.

– Så det jag insåg var att det behövdes bättre tillvägagångssätt. För den här sortens provtagning ställer andra krav än provtagning i en sjö eller utmed kusten, förklarar hon.

Sedan dess har hon arbetat på nya tekniska lösningar för att åtgärda problemen. Hon har samarbetat med ingenjörer för att utveckla en autonom provtagare som kan filtrera stora vattenvolymer på plats, utan att vattnet behöver tas upp till ytan. I andra projekt använder hon undervattensroboten Mesobot, som bland annat kan följa enskilda djur och kommunicera med andra robotar för att mer precist kunna styra var provtagningarna bör ske. 

Genom att kombinera ljudsignalerna som säger vart någonstans djuphavsdjuren befinner sig, med insamlingen av ekologiskt DNA som avslöjar vilka det är som befunnit sig där, kan roboten på ett mer effektivt sätt kartlägga hur den dagliga migrationen fungerar.

– Det är helt enkelt ett kraftfullt nytt instrument att lägga i vår verktygslåda. Ett verktyg som kommer kunna ge oss nya viktiga insikter om den biologiska mångfalden och djuphavsdjurens roll i ekosystemet, säger Annette Govindarajan.

^{Omslagsbild: Marley Parker/Ocean Exploration Trust/NOAA}

^{Om Deep Sea Reporter: Vår ambition är att granska och skildra frågor som rör havet och det liv som finns under ytan. Vi verkar i allmänhetens tjänst och drivs självständighet i förhållande till politiska, kommersiella och andra intressen i samhället.}