DNA-metod kan förenkla havets detektivarbete

Främmande arter som sprider och etablerar sig medför ofta stora kostnader för samhället. När det gäller marina och limniska arter är fartygs ballastvatten en källa som får alltmer uppmärksamhet. Idag kan det vara svårt att identifiera främmande arter i god tid, men pågående utveckling av DNA-baserade metoder kan underlätta arbetet.

Totalt fraktas 80 miljoner ton ballastvatten årligen över världshaven. Man har beräknat att cirka 7 000 marina arter åker snålskjuts varje dag och att en främmande art etableras och blir invasiv någonstans i världen var 9:e vecka.

Den ökade globaliseringen innebär inte bara att gods och människor rör sig över världen, utan medför också att växter och djur sprids på ett icke tidigare skådat sätt. Det kommer hela tiden in arter i landet som inte funnits tidigare, och som inte kan anses vara den lokala, "naturliga" faunan. Vissa har förts in med avsikt att kunna jagas, såsom fasanen som togs till Sverige i slutet av 1700-talet. Ibland har syftet varit att rädda en lokal art från utrotning. Så var det med signalkräftan som man började plantera ut i svenska vatten på 1960-talet, innan man förstod att arten spred just den kräftpest som påverkat den inhemska flodkräftan.

Både bra och dåliga
Idag uppfattar nog de flesta svenskar fasanen som en naturlig del av faunan, och arten har inte haft någon negativ påverkan i vår miljö. Signalkräftan och jätteostronet är exempel på arter som både ger positiva effekter, så som ökat fiske och möjligheter att plocka ostron, och negativa genom att de för med sig parasiter eller konkurrerar med inhemska arter om föda och levnadsutrymme. Spanska skogssniglar och amerikansk kammanet är exempel på arter som har lett till stora ekonomiska skador i vissa näringar och för den enskilde. Det finns fler exempel på införda arter som har fått en förödande effekt på de lokala ekosystemen. Idag har därför länder strikta restriktioner när det gäller införsel och eventuell utsättning av arter. Hittills har omkring 2 000 främmande arter och populationer rapporterats i Sverige, varav närmare 400 arter skapar problem.
Fartyg behöver fylla tankar med vatten, så kallat ballastvatten, för att behålla stabiliteten och kompensera för olika lastvolymer. För ett enskilt fartyg kan detta röra sig om stora mängder vatten som tas in på ett ställe och som sedan släpps ut i en annan hamn, eller annat vatten. Med tanke på all global sjötrafik är det sammantaget enorma mängder vatten som på det här sättet fraktas runt i världen varje dag. Med detta vatten följer också stora mängder djur och växter vilket medför att antalet främmande, och potentiellt invasiva, arter som släpps ut i hamnar är mycket stort.

Japanskt jätteostron (Crassostrea gigas).

VAD ÄR EN FRÄMMANDE ART?
En främmande art är en växt, ett djur, en svamp eller en mikroorganism som med människans hjälp, eller på grund av mänskligt orsakade klimatförändringar, har spridits utanför sitt naturliga utbredningsområde. Det kan ske avsiktligt eller av misstag. Ett hundratal nya arter har kommit in under de senaste årtionde, och ett 70-tal har etablerat sig i främst Östersjön och Kattegatt. För att få en permanent etablering måste arten därefter kunna tillväxa i populationsstorlek och för att klassas som invasiv måste den sprida sig vidare till nya områden.
Konvention ska skydda
Den internationella maritima organisationen IMO har identifierat detta problem och har därför arbetat fram en ballastvattenkonvention som kommer att börja gälla när 30 stater har undertecknat avtalet, tillsammans med 35 procent av världstonnaget. Idag (vår 2015) är kravet på 30 stater uppfyllt, men det saknas fortfarande signaturer från ungefär två procent av världstonnaget. Ballastvattenkonventionen ställer stora krav på rederier och fartyg att försäkra sig om att inte främmande arter förs in i ett område. Den behandlar också olika reningstekniker och administrativa rutiner. Konventionen säger dock ingenting om övervakning i hamnar av främmande arter, utan detta ligger inom de vanliga övervakningsprogrammen för den marina miljön i de respektive länderna.
I Sverige finns ett nationellt program för miljöövervakning, indelat i flera programområden. Ett av programmen syftar till att undersöka miljösituationen i kustzonen genom att undersöka bottenfaunans sammansättning, och där ingår också att upptäcka eventuell förekomst av främmande arter. Provtagningsmetodiken är reglerad i protokoll och manualer, och identifieringen av arter ska ske på ett kvalitetssäkrat sätt. Men eftersom alla djurstammar finns representerade i den marina miljön så är det osannolikt att vid en provtagning lyckas bestämma alla mikroorganismer, djur och växter på artnivå.

Svåra att upptäcka
Flera djurgrupper identifieras endast till högre grupper som ordningar och familjer. Ibland kan organismerna bara identifieras som tillhörande en viss djurstam. Dessa svårigheter medför att den biologiska mångfalden underskattas, och att främmande arter ibland missas. Dels är de inte kända på samma sätt som inhemska arter av experterna som arbetar med den här typen av undersökningar, dels kan de vara svåra att identifiera om de kommit hit som juveniler eller larver.
När det gäller ballastvattenkonventionen går det att få undantag från att hantera ballastvattnet. Det kan till exempel gälla en färja som går mellan två hamnar. Kan man bevisa att det inte finns några så kallade målarter i endera hamnen, eller att risken för spridning av arter är försumbar, så kan man ges detta undantag. Målarter är ett antal arter som man erfarenhetsmässigt vet har stor förmåga att etablera och sprida sig, och har visat sig ha en stor påverkan på lokal fauna och flora och på ekosystemet om de lyckas etablera sig. För att få undantaget krävs även att det finns en övervakning och kontroll i hamnområdet av vilka arter som eventuellt redan finns där vilket återigen kräver att arter kan identifieras på ett effektivt och säkert sätt.

Ibland kan arter vara svåra att identifiera som ägg, juveniler eller larvstadier. Ynglet av svartmunnad smörbult kan till exempel vara mycket likt andra smörbultars yngel.
Eftersom DNA skiljer sig mellan arter kan det användas för att identifiera djur och växter på ett effektivt sätt.

DNA-teknik kompletterar
Så hur säkerställer vi att främmande arter i framtiden bestäms effektivt och kvalitetssäkert? Svaret finns i de möjligheter som olika DNA-tekniker har gett oss. Ända sedan det blev möjligt att läsa DNA-sekvenser har sådan information använts för att lösa vetenskapliga frågeställningar som rör arter, släktskap och identifiering. Eftersom DNA skiljer sig mellan arter kan det användas för att identifiera djur och växter på ett effektivt sätt. Ideen bygger på att man först bygger upp ett referensbibliotek med sekvenser baserat på lämpliga gener, kopplade till arter som har bestämts av experter. Om man sedan vill bestämma en art i ett prov, till exempel från botten av en hamn, kan man få fram DNA-sekvensen hos exempelvis en havsborstmask och jämföra dem med sekvenser i referensbiblioteket. Även om man inte alltid kan hitta en exakt matchning så kan man många gånger i alla fall bestämma vilken grupp masken tillhör. Den här tekniken att använda DNA-sekvenser för att identifiera arter kallas på engelska för DNA barcoding, på svenska oftast översatt till DNA-streckkodning.
Fördelen med det här sättet att bestämma arter är att när väl referensbiblioteket är uppbyggt med hjälp av experter på de olika djur- och växtgrupperna, så har kunskapen arkiverats och gjorts tillgänglig för kommande generationer som då inte måste ha detaljkunskap om de grupper som skall identifieras. Eftersom DNA inte ändrar sig, så kan också alla livsstadier identifieras via DNA-sekvenserna. Därför blir tekniken speciellt intressant för främmande arter som kräver tidig upptäckt, och där det kanske är en larv, eller juvenil, som är de första individerna som etablerar sig. Likaså kan tekniken utvecklas och göras mer mekanisk om man till exempel är ute efter ett begränsat antal arter, som i fallet med målarterna och vid arbetet med undantagen från ballastvattenhantering. I det fallet kanske man är särskilt intresserad av att veta om någon särskild art finns i ett visst prov.

Metod på frammarsch
Just nu pågår flera initiativ både nationellt och internationellt för att bygga upp DNA referensbibliotek för olika djur- och växtgrupper. I Sverige har det nyligen bildats en sammanslutning; SweBOL - Swedish Barcode of Life, som har till uppgift att samordna olika nationella initiativ när det gäller DNA-streckkodning och olika tillämpningar. Det finns också forskare och företag som håller på att bygga upp referensbibliotek för invasiva arter, som skall kunna fungera som verktyg och hjälpmedel för bättre övervakning av främmande arter i våra hamnar och kustområden.

Text och kontakt:
Per Sundberg, Institutionen för biologi och miljövetenskaper, Göteborgs universitet
per.sundberg@gu.se

Om tidskriften

Havsutsikt är tidskriften för dig som vill hänga med i vad som är på gång inom svensk havsforskning. I tidskriften får du svar på många frågor, men också en inblick i de frågor som ännu inte forskningen klarat av att besvara. Artiklarna är skrivna av forskarna själva, och anpassade för en bred publik av redaktionen. Läs mer


Sök i arkivet