Enormt, ukjent parasittmangfold i vann

Forskere ved Universitetet i Oslo har oppdaget et kolossalt mangfold av encellete parasitter både i saltvann og ferskvann. De betyr svært mye for det økologiske samspillet i havet. Oppdagelsen kan også forklare oppblomstringen av giftige alger.

GJEMMESTEDET: Encellete parasitter er fem tusendels millimeter store. En del gjemmer seg i små plankton som kalles radiolarier. Foto: NHM/UiO

– Dette er en ny verden for oss. Vi har funnet et enormt mangfold av parasitter som ingen kjente til, stråler førsteamanuensis Kamran Shalchian-Tabrizi. Han leder den tverrfaglige gruppen Microbial Evolution Research Group (MERG) på Universitetet i Oslo og har i en årrekke forsket på evolusjonen til mikroorganismer. Nå er han interessert i en gruppe encellete mikroorganismer som oppfører seg som parasitter.

– Parasitter har mye større biologisk betydning for det økologiske samspillet enn antatt. Parasitter kan påvirke tilstedeværelsen av andre organismer. Ett eksempel er oppblomstring av alger. Det er derfor viktig å undersøke sammenhengen mellom parasitter, andre organismer i havet og svingninger i algebestanden, påpeker professor Tom Andersen i MERG.

Genene avslørte

Mikroorganismer utgjør den største delen av det biologiske mangfoldet i verden. Problemet er at 99 prosent av dette mangfoldet ikke lar seg dyrke. Da er det ikke mulig å studere dem i et laboratorium. For noen år siden kom muligheten med moderne, molekylærbiologiske metoder. Nå har forskerne beregnet hele det biologiske mangfoldet ved å systematisere alle DNA bitene fra alle organismene i en vannprøve på en gang.

Svaret utløste nye spørsmål. Store deler av det biologiske mangfoldet i havet viste seg å være ukjent. Forskningsgruppen til Kamran Shalchian-Tabrizi har klart å vise at en femdel av det ukjente DNA-et tilhører hittil ukjente grupper mikroskopiskeparasitter.

– De er sannsynligvis intracellulære parasitter, det vil si parasitter som infiserer og lever inne i cellene til andre organismer, sier stipendiat Jon Bråte ved MERG.

Funnet gjemmestedet

Men nyheten stopper ikke der. Forskerne ved UiO har også oppdaget at en del av parasittene gjemmer seg i radiolarier . Radiolarier er encellete plankton i havet, og de er en viktig del av næringskjeden. Selv om radiolariene ikke er større enn 50 til 500 mikrometer, utgjør de likevel en viktig del av biomassen i havet.

MEGET TVERRFAGLIG: Parasittforskning krever kunnskap fra en rekke fagområder som biostatistikk (Tom Andersen), evolusjonsbiologi (Anders K. Krabberød), genetikk (Kamran Shalchian-Tabrizi), mikropaleontologi (Jane Dolven), biokjemi (Tom Kristensen), limnologi (Dag Klaveness) og bioinformatikk (Jon Bråte). Foto: Yngve Vogt

Det fins flere tusen ulike radiolarier. I Sogndalsfjorden, der eksperimentet foregikk, er det funnet vel 60 arter. Radiolariene er allerede godt kjent for sine svært ulike og særpregete skjelettformer. Mikropaleontologene, som er eksperter på fossile mikroorganismer, bruker fossile radiolarier for å tidsbestemme sedimenter, altså de ulike geologiske lagene i havbunnen.

Takket være eksperter i mikropaleontologi og biokjemi ved Universitetet i Oslo har forskergruppen utviklet en ny teknikk for å plukke ut og studere hele det biologiske mangfoldet i ett radiolarie-individ. Det gjøres ved å ta en samlet DNA-analyse av radiolarien med alt dens innhold. Det var slik parasittene ble oppdaget.

Selv om det ikke er mulig å identifisere parasittene i mikroskop, viser DNAanalysen at parasittene er der.

– Vi vet ikke antallet, men det kan være mange parasitter i radiolariene. For hver dag som går oppdager vi noen nye.

Det er nettopp oppdagelsen av parasitter i radiolarier som gjør det mulig å løse gåten om det ukjente, biologiske mangfoldet i havet.

Forklaringen er at det er et sterkt samsvar med DNA-prøver av en enkelt radiolarie og DNA-prøvene av havvann.

– Vi vet nå at alle sekvensene inne i radiolariene er identiske med de ukjente sekvensene i havet. Vi kan derfor slå fast at store deler av de ukjente DNAbitene i vann er fra parasitter. Vi vil nå kartlegge DNA fra en rekke radiolarier og parasitter for å skjønne samspillet mellom dem, sier Kamran Shalchian–Tabrizi.

For å komme i mål ønsker forskerne å sekvensere hele genomet, altså den samlete arvemassen, til både radiolarier og parasittene deres. Problemet er de enorme genomene. Utrolig nok kan genomet til radiolarier være hundre ganger større enn menneskets.

Foreløpig har forskerne bare funnet en flik av oppholdsstedet til parasitter. Parasitter kan befinne seg i en rekke andre mikroorganismer enn radiolarier. Forskerne vet ennå ikke hvilke.

Også i ferskvann

De har også avdekket et stort mangfold av parasitter i ferskvann. I Finsevatnet fant de spor av en gruppe parasitter som bare har vært kjent fra havet. Parasittene er k ent over hele verden for å ødelegge østersbestander.

– Mangfoldet til disse parasittene er enda større i ferskvann enn i saltvann.

Selv om DNA-analysene viser at ferskvann kryr av disse parasittene, har ingen funnet hva de parasitterer på.

Forskergruppen har stilt seg spørsmålet om parasittene i saltvann og ferskvann er i nær eller fjern slekt. Resultatene er bare noen uker gamle:

Beregninger viser at de encellete parasittene har vært på Jorda i 3–400 millioner år og at parasittene i saltvann og ferskvann skilte lag allerede tidlig i evolusjonen.

– Slektsforskjellen er meget stor. Forskjellen mellom saltvann og ferskvann utgjør derfor en barriere for disse parasittene, sier professor Dag Klaveness .

Selv om parasittene kan spre seg lett med fugler, vanndråper og skyer, og har stort genetisk mangfold, har de bare klart å etablere seg i ferskvann noen få ganger.

Dette er en stor nyhet. Frem til i dag har forskere trodd at det ikke var noen betydelige barrierer for parasitter mellom ferskvann og saltvann.

Forskerne kan bruke denne kunnskapen til å lære mer om artsdannelse også hos andre organismer, slik som bakterier.

– Parasittene kan dessuten forklare det store artsmangfoldet i havet. Når en art får overtaket over andre arter, blir livet enklere for parasittene til vertsdyrene. Da slår parasittene hardere tilbake, sier Tom Andersen.

Dessuten blir vertsdyrene stresset av miljøforurensning og endringer i næring og temperatur. Det fører også til at parasittene kan få overtaket.

Tverrfaglig

Kamran Shalchian-Tabrizi poengterer at de ikke hadde klart å gjennomføre denne forskningen uten et tett, tverrfaglig samarbeid i MERG-gruppen.

– Ingen fagfelt hadde klart dette alene. For å komme i mål jobber genetikere, statistikere, økologer, evolusjonsbiologer, mikropaleontologer, bioinformatikere, limnologer og biokjemikere tett sammen, avslutter Shalchian-Tabrizi.

Emneord: Matematikk og naturvitenskap, Basale biofag, Generell mikrobiologi, Zoologiske og botaniske fag, Parasittologi, Biokjemi, Cellebiologi, Systematisk zoologi, Økologi, Marinbiologi, Genetikk, Bioinformatikk Av Yngve Vogt
Publisert 1. feb. 2012 11:42
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere