Vitmärlornas DNA berättar om miljögifter i havet

De små vitmärlor som lever i havsbottnarna har visat sig kunna ge viktig information om havsmiljöns tillstånd. Genom att analysera DNA hos vitmärlor kan man få fram en sammantagen bild av alla miljögifters påverkan utan att analysera de olika miljögifterna.

Östersjön påverkas av ett brett spektrum av mänskliga aktiviteter. Vår påverkan har under de senaste decennierna bidragit till att Östersjön nu är ett av de mest förorenade haven i världen.

En stor del av de miljögifter som släpps ut i havet hamnar i sedimenten, där de kan påverka bottenlevande djur under lång tid. De här djuren spelar en viktig roll i havets ekosystem, och det är därför nödvändigt att ha koll på vilken effekt miljögifterna har på dem.

En viktig aktör

Ett av de djur som lever i bottensedimenten är vitmärlan, Monoporeia affinis, ett centimeterstort kräftdjur som finns i hela Östersjön. Den lever sitt liv nergrävd i mjuka bottnar, där den äter förruttnat organiskt material. Vitmärlan utgör också själv föda för både fiskar och andra kräftdjur.

Men vitmärlorna är inte bara viktiga aktörer i ekosystemet. De kan också ge oss information om de miljögifter som finns i havsmiljön.

Vitmärlor är små kräftdjur som lever i bottensedimentet. Foto: Gunnar Annér/Azote.

Miljögifters effekter

Att analysera olika miljögifter är både kostsamt och svårt, och det är i stort sett omöjligt att känna till och mäta alla farliga ämnen. Genom att i stället analysera effekterna som miljögifterna ger kan man få en bild av alla gifters sammanlagda påverkan. Här visar sig vitmärlorna vara till stor hjälp.

Vitmärlehonor är dräktiga en gång under sin livstid, och bär då på ett stort antal embryon. Genom att analysera DNA hos dräktiga vitmärlor från olika områden kan man få fram viktig information om hur miljögifter påverkar djuren i deras miljö.

Förändrat DNA

Miljögifter påverkar vitmärlor och andra djur genom att bland annat binda till DNA-molekyler och på så sätt förändra djurens DNA. De delar av DNA-molekylen som har förändrats kallas för DNA-addukter. DNA-addukterna ser olika ut beroende på vilket miljögift som DNA-molekylen har utsatts för. En del miljögifter, som till exempel polycykliska aromatiska kolväten, kan ändra ordningen i DNA-molekylen, medan andra föroreningar, som metaller, påverkar den på andra sätt. Skadorna på DNA-molekylen kan senare utvecklas till bland annat cancer eller störningar i embryoutvecklingen.

Genom att undersöka hur DNA-addukterna ser ut kan man dra slutsatser om hur miljögifterna påverkar vitmärlorna, och koppla specifika föroreningar till de effekter som vi ser på djurens hälsa.

Vi har använt en ny teknik för att kunna ta reda på hur alla olika DNA-addukter ser ut. Tekniken kallas för DNA-adducto­mics, och innebär att man kan få fram den exakta vikten av DNA-addukterna. När vi vet deras vikt kan vi även förstå hur de är uppbyggda.

Vitmärlor och deras embryon används för att se hur miljögifter påverkar livet i Östersjön. Foto: Elena Gorokhova.

Skadade embryon

Genom att använda DNA-adduktomics har vi hittat hundratals olika DNA-addukter hos vitmärlorna. Vi har sett att vitmärlor från olika miljöer skiljer sig åt både när det gäller vilken sorts och hur mycket DNA-addukter de har, beroende på hur förorenad deras miljö är.

Vi har även jämfört DNA-addukterna med hur embryon utvecklas hos vitmärlehonor, och sett att olika addukter är kopplade till specifika skador på embryona och specifika föroreningar. Generellt finns det också fler olika DNA-addukter hos vitmärlor med missbildade embryon.

TRETTIO ÅRS ÖVERVAKNING AV VITMÄRLA
År 1994 startade Brita Sundelin vid Stockholms universitet ett övervakningsprogram för missbildade embryon hos vitmärla, som en del i den nationella miljöövervakningen. Vitmärlan är känslig för farliga ämnen och annan miljöpåverkan, och fungerar därför bra att använda som en indikatorart. Idag omfattar programmet totalt 30 stationer i både Bottenhavet och Egentliga Östersjön. Detta är ett unikt övervakningsprogram i Östersjöregionen. Den långa tidsserien är ett resultat av Brita Sundelins forskning under nästan tre decennier. Programmet har utökats efterhand med fler analyser. Under åren 2017¿2021 analyserades även DNA-addukter i vitmärlorna, vilket är första gången någonsin som DNA-addukter används i samband med miljöövervakningen. Användningen av DNA-addukter kan förbättra bedömningen av både effekterna av olika kemikalier och de faror som en blandning av flera föroreningar innebär.

Framtidens verktyg

Våra resultat visar att analyser av DNA-addukter är ett bra verktyg som tidigt kan upptäcka effekter av miljögifter i haven­s ekosystem, innan gifterna hunnit göra så att en population börjar minska.

Just nu pågår det ett arbete för att förbättra de här analyserna så att de kan användas för att bedöma vilka risker miljö­gifterna utgör för marina organismer i Östersjön. För att genomföra det krävs ytterligare studier, såväl i laboratorium som i fält.

LÄS MER:

DNA epigenetic marks are linked to embryo aberrations in amphipods Vetenskaplig artikel

A Graphical User Interface Program for the Nontargeted Detection of DNA Adducts Vetenskaplig artikel
TEXT OCH KONTAKT:
Hitesh Motwani och Elena Gorokhova, Institutionen för miljövetenskap, Stockholms universitet
hitesh.motwani(snabel-a)aces.su.se

MER LÄSNING

Bild: {{item.image_copyright}}

{{item.item_head}}

{{item.ii_caption}}

Laddar nästa artikel..