Hvalhajens genetik studeres med vandprøver – Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

SNM > Nyheder > Alle nyheder > Hvalhajens genetik stu...

21. november 2016

Hvalhajens genetik studeres med vandprøver

HVALHAJ DNA

Hvor mange hvalhajer kan der være i en liter vand? Fra bare nogle få vandprøver taget ud for Qatars kyst har forskere på Københavns Universitet i samarbejde med Mærsk Oil og miljøministeriet i Qatar indhentet detaljerede genetiske informationer om hvalhajbestanden. Forskerne har brugt en ny DNA-metode, der har store perspektiver i forhold til studiet af havets dyreliv generelt. Den genetiske variation i DNA-fragmenterne fra vandet kan nemlig bruges til at vurdere bestandsstørrelser, samt til at undersøge slægtskabsforhold mellem bestande af samme art. Forskningsresultaterne er netop offentliggjort i det internationale videnskabelige tidsskrift Nature Ecology & Evolution.

Ud for Qatars kyst kan man hvert år fra maj til september bevidne et af naturens mest imponerende fænomener. Hundredevis af hvalhajer samles i store flokke for at æde æg fra de tunfisk, som gyder i området.

Hvalhaj i farvandet ud for Qatar. (Klik på billedet for at se det i større størrelse. Foto: David P. Robinson.)

Hvalhaj i farvandet ud for Qatar. (Klik på billedet for at se det i større størrelse. Foto: David P. Robinson).

Hvalhajen er verdens største fisk. Den kan blive over 15 meter lang og veje over 30 ton. Ikke desto mindre er den harmløs, idet den er tilpasset en diæt bestående af zooplankton, dvs. mikroskopiske dyr. Hvalhajen er stærkt truet på globalt plan, og forskere over hele verden følger med i bestandenes tilstand. Arten trues især af overfiskeri. For at gøre ondt værre, mangler man effektive metoder til at overvåge store oceaniske arter.

Forskerne prøvede derfor med en helt ny tilgang til studiet af havets store dyr. De tog vandprøver i det område, hvor hvalhajerne samles og foretog en grundig analyse af DNA-fragmenterne i vandet. Eva Egelyng Sigsgaard er førsteforfatter på studiet og ph.d.-studerende på Center for GeoGenetik, Statens Naturhistoriske Museum på Københavns Universitet. Hun forklarer:

”Vi blev glædeligt overraskede over at se, at selv lange DNA-stykker fra hvalhajerne var bevaret i vandprøverne. Og det blev rigtig spændende, da vi kiggede nærmere på sekvenserne og fandt DNA fra mange forskellige individer”.

Forskerne fandt nemlig, at den DNA-sekvens, de undersøgte, optrådte i forskellige varianter. Mange af varianterne var de samme, som forskerne kunne finde i vævsprøver fra hajbestanden. Og vandprøverne indikerede ligesom vævsprøverne, at hvalhajerne i Qatar er nærmere beslægtet med bestande i det Indiske Ocean og Stillehavet end med hvalhajerne i Atlanterhavet.

Bestandens størrelse afsløres af vandprøverne

Philip Francis Thomsen i færd med at filtrere havvand for

Philip Francis Thomsen i færd med at filtrere havvand for "environmental DNA" (eDNA; "miljøDNA"). Foto: Steffen Sanvig Bach).

Den genetiske variation i en bestand bestemmes i høj grad af dens effektive størrelse, altså antallet af individer i bestanden, som reproducerer sig. Denne størrelse er afgørende for en bestands modstandsdygtighed, og er derfor vigtig viden i forvaltningen af havets biodiversitet. Ud fra den genetiske variation i hvalhajernes DNA fra vandprøverne beregnede forskerne en effektiv bestandsstørrelse på lidt over 70.000 hunner for den Indo-pacifiske hvalhajbestand. En vurdering for den globale population har lydt på 100.000-200.000 hunner. Forskerne fra Københavns Universitet mener derfor, at tallet fra vandprøverne godt kunne være et rimeligt bud på størrelsen af den Indo-pacifiske bestand.

Philip Francis Thomsen er adjunkt på Center for GeoGenetik og er leder af projektet. Han har arbejdet med DNA-analyser af vandprøver gennem flere år, og var blandt andet med til at vise DNA-metodens anvendelighed i havet. Han siger:

Projektet med hvalhajerne var en unik mulighed for at teste DNA-metodens potentiale på bestandsniveau, da vi havde et stort antal vævsprøver til rådighed som sammenligningsgrundlag, og vi kan nu gå skridtet videre end artsniveau og sige noget om de enkelte bestandes genetiske sammensætning, hvilket giver helt nye perspektiver for forskningen

Samarbejde på tværs

Den årlige samling af hundredevis af hvalhajer ud for Qatars kyst blev dokumenteret for første gang i 2007 af en ansat på Mærsk Oils platforme i Al Shaheen feltet. Siden da er hajerne blandt andet blevet studeret ved hjælp af satellitsendere og ved brug af undervandsfoto, som udnytter hajernes hvide pletter til at skelne forskellige individer. Steffen Sanvig Bach, marinbiolog ved Mærsk Oil Research and Technology Centre i Qatar, forklarer:

”Vi bruger bl.a. satellitsendere og akustiske sendere til at følge hajerne omkring platformene, men også for at se hvor langt de bevæger sig, når de forlader området. Samtidig kan vi med foto-identifikation se, om de samme individer vender tilbage år efter år og beregne et bestandsestimat. Sidstnævnte metode kræver dog, at vi ser hajerne, og det er ikke altid tilfældet. Med den nye DNA-metode har vi fået endnu et stærkt redskab til at indsamle viden om hajerne og dermed blive bedre rustet til at beskytte dem”.

Hvalhaj. (Foto: Steffen Sanvig Bach).

Hvalhaj. (Foto: Steffen Sanvig Bach).

Eva Egelyng Sigsgaard og hendes kolleger besluttede sig for yderligere at undersøge, om hajernes smag for tunæg afspejlede sig i DNA-fragmenterne i vandprøverne. De målte koncentrationen af DNA fra hvalhaj og fra tun i vandprøverne, og fandt en slående sammenhæng mellem de to. Jo mere tun-DNA, der var i en vandprøve, jo mere DNA var der fra hvalhajer. Eva Egelyng Sigsgaard fortæller:

”Det var interessant at se en stærk sammenhæng mellem mængden af DNA fra tun og mængden af hvalhajs-DNA i prøverne, da et tidligere studie har vist, at hajerne æder tunenes æg. Det tyder på, at DNA-metoden potentielt vil kunne bruges til at undersøge hele fødekæder - altså hvem der spiser hvem - i havets økosystemer”.

Eva Egelyng Sigsgaard filtrerer havvand for at opsamle DNA. (Foto: Rafael de la Parra Venegas).

Eva Egelyng Sigsgaard filtrerer havvand for at opsamle DNA. (Foto: Rafael de la Parra Venegas).

Publikationen om hvalhajernes DNA-spor er den foreløbige kulmination af flere års samarbejde mellem Mærsk Oil, Statens Naturhistoriske Museum og Miljøministeriet i Qatar, som blev indledt af Peter Rask Møller, lektor ved SNM, Philip Francis Thomsen og Steffen Sanvig Bach. Arbejdet fortsætter nu som en del af et større projekt, der har til formål at kortlægge fisk, pattedyr, havslanger og skildpadder i havet omkring Qatar ved hjælp af vandprøver. Prøverne indsamles fra en bred vifte af levesteder, fra koralrev til mangrover og ålegræsbælter. Udover at undersøge dyrelivet omkring Qatar, er målet med projektet også at videreudvikle DNA-metoden, som forhåbentlig kan være med til at forbedre overvågningen af og forskningen i havets dyr fremover.   

Artikel: “Population characteristics of a large whale shark aggregation inferred from seawater environmental DNA”. Nature Ecology & Evolution 1, Article number: 0004 (2016).

Kontakt

Ph.d.-studerende Eva Egelyng Sigsgaard, eva.sigsgaard@snm.ku.dk; tlf. +45 20944266

Adjunkt Philip Francis Thomsen, pfthomsen@snm.ku.dk; tlf. +45 27142046

Biolog Steffen Sanvig Bach, steffen.bach@maerskoil.com; +974 66229200

Kommunikationsmedarbejder Uffe Wilken, ugwilken@snm.ku.dk; tlf. +45 31772016