Masterbloggen

Alt du ikke visste om radiolarer

Lesetid: 6 minutter

Radiolariene lever i alle hav verden over men er lite studert av biologer. Det syntes Anders Krabberød at det var på tide å gjøre noe med.

Radiolarienes skjeletter er fascinerende, med intrikate former som har vært til inspirasjon for arkitekter, malere, skulptører, smykkedesignere og musikere.  Moderne biologer har derimot ikke vært spesielt interessert i denne gruppen av mikroskopiske og gåtefulle organismer.  Vi vet ikke hvilken rolle de spiller i havets økosystem eller hvor mange arter det finnes. Men vi begynner å få noen svar.

Usikkert slektskap

Hovedarbeidet på radiolarier ble gjort på slutten av 1800-tallet. Da lot den tyske biologen Ernst Haeckel seg forføre av de vakre skjelettene, og endte med å studere dem i flere tiår. Han beskrev rundt 4000 arter og tegnet hver enkelt av dem i fantastiske og detaljerte tegninger.

Haeckel baserte artsbeskrivelsene og inndeling av dem i slekter på formen og utseendet til de fantastiske skjelettene. Det er imidlertid ikke nødvendigvis slik at utseendet til et skjelett er nok til å si noe om hva slags art det er eller hvilken slekt den tilhører. Det er også ganske sikkert at Haeckel overdrev antallet arter som finnes.

I moderne metoder brukes gjerne gener for å fastslå slektskap mellom arter. Ved å sammenligne gener kan man slutte seg til hvilke arter som er i slekt med hverandre. Kort sagt er det slik at et gen hos to arter som er i slekt med hverandre vil ligne hverandre mer enn det samme genet hos to arter som ikke er i slekt. Problemet er at radiolarier har vist seg å være veldig vanskelig å studere med genetiske metoder. Da jeg startet min master var det bare noen få arter som var blitt studert genetisk, og studiene av dem viste motstridende resultater. Det var liten enighet om Haeckel hadde rett i sine antagelser om hvor mange arter som finnes, og hvordan slektskapet dem i mellom er.

Radiolarien – et problembarn

Det er ikke lett å studere arvematerialet til radiolarier, og få har gjort det med suksess. Det er det flere grunner til. En grunn er at de er veldig små, i snitt er et individ en tiendedels millimeter stor. Dermed er man nødt til å bruke mikroskop for å studere dem.

Radiolarier lar seg heller ikke dyrke i kultur på laboratoriet. Vi kan holde dem i live i noen uker eller måneder. Rekorden er 70 dager satt av et japansk team. Men formere seg, det vil de ikke. Forskere som vil studere levende radiolarier er derfor avhengig av å plukke disse ørsmå krypene direkte fra sjøen.

I tillegg er radiolariene enkeltcellede organismer. Det vil si at et individ bare er én celle, og derfor bare har én kopi av arvematerialet tilgjengelig. Det er for lite for vanlige genetiske studier. Dermed trenger man gjerne DNA fra mange hundre eller kanskje tusen celler for å gjøre de nødvendige analysene.

Omhyggelig innsamling

Når vi samler inn radiolarier gjør vi det ved å trekke en hov med veldig fin maskestørrelse gjennom vannet – gjerne fra 200 meters dyp til overflaten. Dermed får vi med oss alt som er av småkryp i hele vannsøylen.

For å finne radiolariene må vi sortere ut alle de uinteressante organismene som utgjør hovedandelen i prøvene, og vi må isolere enkeltceller av radiolarier hver for seg. Dette gjøres under mikroskop med tynne glassrør som kan suge opp en enkelt celle av gangen.

Hvert enkelt individ vaskes så i dråper med rent vann for å bli kvitt eventuelle andre organismer som kan forurense prøven Til slutt legges cellene hver for seg i et lite rør og fryses ned. Denne prosessen er veldig tidkrevende og det tar lang tid å isolere ett individ.

Tilbake på laboratoriet tiner vi det opp igjen, og vi henter ut arvematerialet. For å få nok arvemateriale til å gjøre analyser er vi nødt til å lage kopier av det materialet vi har isolert. Dette er mulig ved hjelp av moderne metoder der store deler av arvematerialet blir oppkopiert i en kjemisk prosess.

Etter oppkopieringen av alt DNA i prøven kan vi isolere de genene vi er interessert i og videre finne ut slektskapet mellom forskjellige arter ved å studere likheter og ulikheter mellom gener hos mange individer. Basert på disse ulikhetene lager vi slektstrær.

Genanalyser

De slektstrærne som vi kommer fram til ved å bruke denne metoden kan så sammenlignes med de artstrærne som er basert på mer tradisjonelle morfologiske metoder. En annen fremgangsmåte er å sammenligne med andre lignende studier som også benytter seg av analyser av DNA.

I de få studiene som allerede var publisert på arvematerialet til radiolarier da jeg holdt på med min oppgave, var det indikasjoner på at de tradisjonelle metodene hadde tatt feil, at det antatte slektskapet mellom hovedgruppene av radiolarier basert på morfologi ikke stemte. Disse tidlige studiene hadde sett på ett gen og et lite utvalg av arter.

I mitt arbeid analyserte jeg to gener hos 25 forskjellige arter.. Jeg fant ut at de analysene som tidligere var gjort basert på et gen ga et feilaktig resultat. Ved å legge til et gen til og faktisk mer enn doble det tilgjengelige datamaterialet, kom jeg fram til et resultat som var i bedre overensstemmelse med de morfologiske karakterene som hadde vært grunnlag for tidligere slektstrær.

Ukjent symbiont

I tillegg til arvematerialet til radiolariene dukket det også opp arvemateriale fra andre arter i våre analyser. Det viste seg at dette var andre organismer som lever inne i – eller nært knyttet til – radiolarier som symbionter.

Dette var veldig spennende, for de symbiontene vi fant var ikke tidligere kjent som symbionter. De var bare kjent fra vannprøver der DNA har blitt analysert direkte uten at noen har sett de faktiske cellene. Vi vet dette fordi forskere de siste 10 årene har undersøkt DNA-fragmenter isolert fra sjøvann. Da dukker det opp en gruppe kalt marine alveolater. Denne gruppen fins i de fleste sjøer, men bare en ytterst liten del har blitt studert.

Vi kunne vise at mange av de ukjente marine alveolatene faktisk lever tett knyttet til radiolariene. Om de lever inne i selve radiolarien eller på utsiden, er for tidlig å si noe sikkert om, ettersom vi bare har DNA analyser fra prøvene og ikke gode nok bilder til å kunne observere dem direkte. Siden det er så få som har studert radiolarier er det fortsatt ukjent hva slags rolle de spiller i økosystemet.

Det at vi fant så mange arter som lever i symbiose med radiolarier indikerer at de spiller en viktig rolle som oppholdssted for andre arter. Det kan være at det spektakulære skjelettet fungerer som en forsvarsmekanisme, og at det lønner seg for andre arter å leve på innsiden av dette skjelettet – med tette bånd til radiolarien.

Veien videre

Nå holder jeg på med en doktorgrad i biologi og jeg jobber fortsatt med radiolarier. Selv om vi fikk noen svar i løpet av min master er det fortsatt veldig mange spørsmål som gjenstår å løse. Vi har for eksempel bare sett på en liten andel av den diversiteten som finnes i havene av radiolarier.

Alle prøvene jeg jobbet med på min master var hentet fra Sogndalsfjorden i Norge. Nå har jeg vært på felt i Saudi Arabia og hentet prøver fra Rødehavet. Til neste år går turen til Okinawa i Japan for å samle inn prøver der.

Det er mange spørsmål vi ennå ikke har svar på: Hvor nært i slekt er radiolarier fra Norge, Japan og Saudi Arabia? Har radiolarier i andre verdensdelen de samme symbiontene som de norske har? Eller er det fortsatt en stor diversitet av symbionter som er ukjent?