Ældgammelt DNA fra mikrobe sladrer om tidligere tiders klima i Arktis

17-01-2024

En ny metode giver forskere ny viden om havisforekomst i Arktis via ældgammelt DNA, der er bevaret i havsedimenter.

En isbjørn på en havisflade i et hav ud forGrønlands kyst.
Forskerne så en isbjørn, der hvilede sig på havisen, under en ekspedition til Højarktis i sommeren 2023. (Foto: Daniel Amirault, Amundsen Science.)

Arktis opvarmes omkring fire gange hurtigere end resten af kloden. Ifølge de seneste fremskrivninger fra FNs Klimapanel, IPCC, er det et spørgsmål om årtier, før der ikke længere er sommerhavis i det arktiske område.

Data om havis er af stor interesse for mange klimaforskere, fordi forekomsten af havis både geografisk og over tid påvirker forholdene i atmosfæren og havet. Vi har dog ikke en særlig god forståelse af havisen i tiden før vi kunne anvende satellitter til overvågning.

Det er særligt nøjagtige, længere tidsserier af tidligere havisforekomster, der er efterspørgsel på, da det vil kunne give os en forståelse af havis i Arktis i en geologisk tidsskala. Derudover vil det kunne give os indsigt i klimaændringer og bruges i klimafremskrivninger.

Huller udfyldes via proxyer

Fra 1979 og fremefter har vi satellitdata, men for tiden før da, er det bedste vi har kvalificerede gæt.

”Ved brug af denne metode – målinger af en proxy – er vi i stand til at producere data, der er næstbedst i forhold til en faktisk måling,” siger Sara Harðardóttir, tidligere postdoc ved De Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS) og nu forsker ved Marine and Freshwater Research Institute, Island, og førsteforfatter på en forskningsartikel om den nyudviklede metode offentliggjort i det Nature-tilknyttede tidsskrift Communications Earth and Environment den 9. januar 2024.

Metoden kan hjælpe med at udfylde hullet i vores viden om tidligere havisforekomst i Arktis via de såkaldte proxyer. En proxy er noget andet end ’den faktiske ting’, der fungerer som en indikator om det, vi gerne vil vide noget om - i dette tilfælde havis. Det kan sammenlignes med den metode, hvorved man kan få indsigt i biodiversiteten i et område, man ikke har adgang til, ved at tælle antallet og mangfoldigheden af insekter på forruden af biler, der kører gennem området.

”Havis rummer et unikt mikroskopisk økosystem. Det vi har gjort er at teste en ny proxy for havis ved at koncentrere os om DNA fra en havismikrobe, der er let at identificere, men samtidig er sjælden,” siger Sofia Ribeiro, som er seniorforfatter på artiklen og seniorforsker ved GEUS.

Det ældgamle DNA fra den pågældende mikrobe, Polarella glacialis, eller bare P. glacialis, kan bevares i marine sedimenter i tusinder af år. Det er som et arkiv bestående af notater om havisen, der bare venter på at blive læst – og forskerne har nu fundet ud af, hvordan de skal læses.

”Vi sammenlignede antallet af genkopier af P. glacialis i moderne prøver fra området omkring Grønland, og de følger den fordeling af havis, vi ser i dag. Det er vores ’kalibrering’ for at gå tilbage i tiden,” siger Sara Harðardóttir.

Forskerne kvantificerede P. glacialis’ DNA i arktiske hav- og fjordoverfladesedimenter og en sedimentkerne fra den nordlige del af Baffinbugten, der spænder over 12.000 år. Prøver af havis og fra sedimentfælder bekræftede, at cyster af P. glacialis er almindelige i førsteårs havis og i synkende partikler efter afsmeltning af havis.

"De tidsserier, vi nu er i stand til at skabe ved hjælp af denne metode, kan bruges til at give endnu mere præcise input til klimamodellerne, der har med fremtidig klima- og økosystemtilpasning til klimaændringer at gøre,” siger Sofia Ribeiro.

Sara Harðardóttir tager prøver fra en marin sedimentkerne ude på havet. (Foto: Underground Channel, Frederik Wolff).

Klimamodellering og palæoklimatologi

Når vi skaber modeller for fremtidens klima, fodrer vi modellerne med viden om fortidens klima, og hvordan det har ændret sig over tid. Pålideligheden af resultaterne afhænger af inputtets kvalitet og nøjagtighed. Forskere inddrager en lang række parametre i modellerne, hvoraf nogle er baseret på meget nøjagtige målinger takket være moderne teknologi, og nogle er de mest kvalificerede gæt, vi kan komme med baseret på vores nuværende viden. Nogle ting efterlader få eller ingen spor, vi kan vurdere deres forekomst ved – som havis. Men indikatorer som det ældgamle mikrobe-DNA, der er nævnt i denne nyhed, kan fungere som proxyer og gøre det muligt for os at fodre modellerne med det næstbedste vi kan få . Palæoklimatologi er videnskaben om at studere tidligere tiders klima, og er afhængig af sådanne proxy-metoder. Det er på grund af proxy-metoderne, at vi ved, hvordan luft- og havtemperaturer, saltholdighed, havniveau og CO2-koncentrationer udviklede sig i millioner af år af Jordens historie, længe før der var nogen mennesker.

Måske vil du også finde dette interessant...

Nyhed og film

Klimaet efter 450 PPM: Fortidsklima-detektiver ruster os til fremtiden

Kasia Śliwinska er seniorforsker ved GEUS og en slags klimadetektiv. Kasia Śliwińskas forskning i Miocæn kan bruges til at gøre os klogere på de klimaforandringer, som vi kan forvente i den meget nære fremtid.

Forskningsartikel

Millennial-scale variations in Arctic sea ice are recorded in sedimentary ancient DNA of the microalga Polarella glacialis.
Af Sara Harðardóttir, James S. Haile, Jessica Louise Ray, Audrey Limoges, Nicolas Van Nieuwenhove, Catherine Lalande, Pierre-Luc Grondin, Rebecca Jackson, Katrine Sandnes Skaar, Maija Heikkilä, Jørgen Berge, Nina Lundholm, Guillaume Massé, Søren Rysgaard, Marit-Solveig Seidenkrantz, Stijn De Schepper, Eline D. Lorenzen, Connie Lovejoy og Sofia Ribeiro.
Udgivet i Communications Earth and Environment, 9. januar 2024.
doi.org/10.1038/s43247-023-01179-5

Sofia Ribeiro
Seniorforsker
Glaciologi og Klima
Malene David Jensen-Juul
Kommunikationsmedarbejder
Presse og Kommunikation