Klimatförändringar ställer många viktiga frågor, inte minst hur det påverkar djur och växter:anpassar de sig, gradvis migrera till olika områden eller dö ut? Och vilken roll spelar mänskliga aktiviteter? Det gäller inte minst Grönland och övriga Arktis, som förväntas möta de största effekterna av klimatförändringarna.

"Vi vet förvånansvärt lite om marina arter och ekosystem i Arktis, eftersom det ofta är kostsamt och svårt att göra fältarbete och övervaka den biologiska mångfalden i detta område, säger docent i marina däggdjur och initiativtagare till studien Morten Tange Olsen från GLOBE Institute vid fakulteten för hälso- och medicinvetenskap, Köpenhamns universitet.

För att ta itu med dessa frågor, forskare från Köpenhamns universitet, Aarhus Universitet och Grönlands naturresursinstitut samlade in vattenprover på Västgrönland med hjälp av lokala jägare och fiskare. Deras metod är enkel:Gå ut på havet i en liten båt och samla vatten på flaskor. Innehållet, dock, är mycket mer komplext. Flaskorna med havsvatten innehåller så kallat miljö-DNA, som kan ge insikt i hur klimatförändringar och mänskliga aktiviteter påverkar den biologiska mångfalden. Forskarna har valt att fokusera på grönlandsvalen, som utgör en nyckelart i det arktiska ekosystemet och därför är en bra indikator på förändringar i vattentemperaturer och havsisen.

"Vattenproverna innehåller tillräckligt med DNA från grønlandvalar för att fastställa deras närvaro, genetisk mångfald, befolkningens sammansättning och migrationsmönster. Du kan faktiskt övervaka den marina biologiska mångfalden i Arktis helt enkelt genom att gå ut i en liten båt och samla vatten i flaskor, som sedan analyseras i DNA-laboratoriet. Den här vägen, vi kan hålla ett öga på hur människor och klimatförändringar påverkar grønlandsvalen och annat marint liv i Arktis, säger Morten Tange Olsen.

Fotavtryck i en flaska

Tillsammans med lokala jägare och fiskare i Qeqertarsuaq (Godhavn), forskarna samlade in mer än 100 enliters vattenprover från Diskobukten på Västgrönland i maj 2017 och 2018. I maj havsisen har precis brutits upp och grønlandvalar besöker området för att söka föda. Proverna samlades in från små båtar längs transekter och specifikt i "fotavtrycket" av grønlandvalar – de små krusningarna på vattenytan som skapas när valarna kommer upp för att andas och dyka igen.

"Det finns mycket mer grønlandvals-DNA i ett sådant fotavtryck än i ett slumpmässigt vattenprov som tagits samtidigt i samma område. Du kan hitta grønlandvals-DNA i ett fotavtryck minst 10 minuter efter valduvan, säger Natasja Lykke Corfixen, som hjälpte till att initiera studien som en del av hennes masteruppsats vid Naturvetenskapliga fakulteten vid Köpenhamns universitet och Greenland Institute of Natural Resources.

Genom att optimera DNA-metoderna i laboratoriet, forskarna hoppas kunna sekvensera valens hela arvsmassa baserat på vattenprover. "Hittills har vi lyckats sekvensera mitokondriella genom från vattenproverna, och vi testar för närvarande olika metoder för att fånga valens hela arvsmassa, samt arvsmassan från alger och kräftdjur som ingår i deras näringskedja, säger doktorand vid GLOBE Institute Dóra Székely.

Hälsa och genetik baserad på ett vattenprov

Forskarna hoppas att genom att optimera DNA-extraktion och sekvenseringsprotokoll, och lära sig mer om sambandet mellan gener, beteende och hälsa, de kommer så småningom att kunna använda metoden för att övervaka hälsotillståndet för grönlandsvalen och många andra djur.

"Fältet miljö-DNA håller på att utvecklas snabbt och används allt mer för övervakning av biologisk mångfald i sjöar, floder, våtmarker och, i viss utsträckning, havet. Vi har visat att metoden är användbar även i Arktis, och att den kan användas för att övervaka inte bara närvaron av en art, men också dess mångfald och rörelsemönster. Genom att vidareutveckla denna enkla metod kan vi avsevärt öka vår kunskap om marin biologisk mångfald, och förhoppningsvis effekterna av både klimatförändringar och mänskliga aktiviteter, säger Morten Tange Olsen.