Aktuelt
Bioingeniør kartlegger naturens mangfold
Nye DNA-metoder gir bioingeniør Hege Brandsegg og hennes kollegaer ved Norsk institutt for naturforskning (NINA) uante muligheter til å overvåke naturen. Nylig fant NINA-forskere 400 nye insektarter i Norge.
Av Frøy Lode Wiig, frilansjournalist
Naturens mangfold er uutforsket, og livets veier uransakelige. Slik kan Hege Brandseggs yrkesliv oppsummeres hittil. Lite visste hun om hva fremtiden ville bringe da hun var ferdig utdannet bioingeniør i 2010 og klar for sin første jobb på Blodbanken på Gjøvik. Tolv år senere bruker hun arbeidstiden til å utvikle nye metoder for å DNA-analysere alt fra ørsmå parasitter til store rovdyr. I dag arbeider Brandsegg, som nå har stillingstittel overingeniør, ved Norsk institutt for naturforskning (NINA) i Trondheim.
– Jobben min er preget av uttesting og utvikling av metoder. Det liker jeg. I tillegg oppdager vi mye nytt som finnes i naturen. Klart det er spennende, sier Brandsegg.
På veien fra sykehuset på Gjøvik, via Universitetssykehuset Nord-Norge i Tromsø, til forskningslaboratoriet på Gløshaugen, har hun tatt en mastergrad i bioteknologi med spesialisering i mikrobiell økologi.
– På genetikklaboratoriet får jeg god bruk for grunnutdanningen min som bioingeniør, mener hun.
Når Brandsegg sier at de oppdager nye ting i naturen, mener hun det bokstavelig. Og hun har sine ord i behold: I vinter publiserte forskere ved NINA en rapport hvor de påviste 400 insektarter som aldri er funnet i Norge før.
Metoderevolusjonen
I Bioingeniøren nummer 2 i år var det en artikkel om hvordan nye metoder innen DNA-analyser nå gjør det mulig for rettsgenetikere å få frem DNA-profiler på biologiske spor som ikke kunne analyseres før. Kriminaletterforskning er langt fra det eneste feltet som har nytte av DNA-utviklingen. Innen naturforvaltning åpner nye DNA-metoder helt nye muligheter til å kartlegge artsmangfold, overvåke bestander og følge med på endringer i økosystemet.
– Ansatte på genetikklaboratoriet ved NINA har gjennom flere år testet og utviklet DNA-basert overvåkning av insekter. Norge er blant de første landene i verden som tar i bruk denne metoden for regulær overvåking, forteller genetiker og seniorforsker Frode Fossøy.
Arbeidet er viktig fordi uten insekter bryter naturen sammen. Insekter har en avgjørende rolle i pollinering, matproduksjon og nedbryting av avføring og døde dyr. Flere internasjonale studier har vist at en rekke insektarter er i ferd med å dø ut. Hvordan situasjonen er i Norge, er det ingen som vet sikkert.
Artsbestemmer insekter
Derfor er første steg å få oversikt over hvilke insektarter som fins i Norge i dag. Tidligere ble artsbestemmelse av insekter gjort ved å analysere ett insekt av gangen. Metoden var svært tidkrevende.
– Ved hjelp av DNA-metastrekkoding kan vi kjøre DNA-analyser av mange tusen insekter samtidig, forklarer Fossøy, som har ledet arbeidet med å utvikle den nye metoden.
Flyvende insekter fanges ved hjelp av malaisefeller. Den usorterte samleprøven, som kan inneholde flere tusen insekter og hundrevis av ulike insektarter, analyseres ved hjelp av DNA-metastrekkoding. Forskerne benytter små, karakteristiske deler av insektenes arvestoff til å identifisere de ulike artene. Hver art har sin strekkode, derav metodenavnet. Innen metastrekkoding leses millioner av korte DNA-fragmenter, som deretter sammenlignes med en referansedatabase for å bestemme hvilken art DNA-fragmentet stammer fra.
I over 20 år har forskere over hele verden arbeidet med å lage et felles internasjonalt referansebibliotek av DNA-strekkoder. Det heter Barcode of Life.
– Det har vært to store milepæler innen mitt felt de siste tjue årene. Den første var da sekvenseringsteknologi ble utviklet. Den andre er opprettelsen av en felles internasjonal database med strekkoder av alle verdens arter. For at metastrekkoding skal fungere, må vi ha noe å sammenligne med, sier Frode Fossøy.
Mangfoldig laboratoriearbeid
Insektovervåkning er bare ett av flere områder hvor NINA bruker DNA-analyser. Når overingeniør Brandsegg kommer på jobb hver morgen, vet hun sjelden hvordan arbeidsdagen på laboratoriet vil bli. Kommer det ingen prøver eller flere hundre? Årlig analyserer laboratoriet på NINA mellom 15-20 000 prøver, men prøvene er ikke jevnt fordelt.
Skal Brandsegg analysere prøver tatt i vann, luft eller jord? Er det prøve fra jerv, brunbjørn eller ulv? Laksefisk eller elvemusling? Skal prøven brukes som grunnlag for eventuell fellingstillatelse på ulv, eller er formålet å si noe om mangfoldet av bunndyr i en spesifikk innsjø?
– Variasjonen i prøvemateriale og arbeidsoppgaver er noe av det som gjør det morsomt å jobbe her. Vi analyserer DNA fra mange ulike arter og med forskjellige analysemetoder. Det gir en variert arbeidshverdag, sier Brandsegg.
Tidligere denne dagen har laboratoriet mottatt en hasteprøve med dyrehår. Det er mistanke om brunbjørn i Namsskogan. Bestillingen: Er det brunbjørn eller et annet dyr? Hvis det er brunbjørn, er den kjent fra før? Resultatet må være klart i løpet av kort tid, helst innen 48 timer.
I saker som denne er analysen relativt enkel: Laboratoriet utfører DNA-analyse for å bestemme kjønn og identifisere individer. Dersom en prøve resulterer i en godkjent DNA-profil, sjekkes profilen mot DNA-registeret for brunbjørn (se sidesak) for å se om dette er en gammel kjenning eller et nytt bekjentskap.
DNA-analyserer laksefisk
Blant de andre prøvene på laboratoriet er en pose med fiskeskjell fra laks i Drammenselva.
– Det er mange ivrige sportsfiskere som sender skjellprøver til oss. Det er vi glade for. Et enkelt fiskeskjell kan gi oss informasjon om fiskens alder og vekst, og hvor mange år den har vært i elva før den går ut i havet, sier Brandsegg.
Ikke minst kan skjellprøver avdekke om det er oppdrettslaks som har rømt, eller villaks som har hatt tilholdssted i elva i generasjoner. I dag er det bare rundt 400 000 villaks igjen i Norge. Laksen vender tilbake til samme gytested i hundreår etter hundreår, og tilpasser seg miljøet i «sin» elv. Derfor er det stor genetisk variasjon blant villaks. Oppdrettslaks, derimot, er avlet frem for rask vekst og et liv i merdene. Den har mindre genetisk variasjon, og dermed mindre evne til å takle miljøendringer. Problemer oppstår når oppdrettslaksen rømmer, slik flere hundre tusen gjør hvert år. De svære oppdrettslaksene forsyner seg grådig av alt villaksen trenger for å overleve. Og de gyter på samme sted.
– Rømt oppdrettslaks forholder seg ikke til landegrenser, og norsk oppdrettslaks er nylig påvist i svenske elver. Vi sprer nå oppdrettsfisken vår ut i verden, med de konsekvensene det har for andre lands biologiske mangfold, påpeker Frode Fossøy.
Dyreavføring krever forholdsregler
I et stativ på laboratoriet står reagenser med tørket dyreavføring. Avføringsprøver fra dyr er blant prøvene som krever ekstra sikkerhetstiltak. Slike prøver må ligge i fryser i minus 80 grader i minimum tre døgn før de behandles.
– Når det gjelder dyreavføring, vet vi ikke hva vi får eller hva slags parasitter og mikrober som følger med, forklarer Brandsegg.
Dvergbendelorm er den store frykten. Den er ufarlig for dyr, men potensielt dødelig for mennesker. Dvergbendelorm fins hovedsakelig hos rev, men også hunder og katter kan være bærere. Hittil er parasitten ikke påvist på det norske fastlandet, men den er påvist på Svalbard og i Sverige.
– Det kan være vanskelig å se forskjell på avføring fra rev og jerv, så vi tar alltid forholdsregler når vi mottar avføringsprøver fra dyr, sier Brandsegg.
Et fagfelt i vekst
Fossøy og Brandsegg merker godt at de arbeider innen et fagfelt i rask vekst. NINA har økende oppdragsmengde, og det er stadig flere bruksområder for genteknologien. Derfor skal laboratoriet i løpet av sommeren flytte til nye og dobbelt så store lokaler i samme bygg. Samtidig øker antall ansatte ved laboratoriet fra fire til seks ingeniører.
– I årene fremover håper og tror jeg at DNA-teknologien vil bli tatt enda mer i bruk i praktisk forvaltning. Med genetiske verktøy kan vi overvåke mer effektivt. Da kan vi også raskere sette inn tiltak for å bevare det biologiske mangfoldet vårt, sier Fossøy.