Kald beregning

De er små, de er tøffe og de tåler en vinter i ishavet. Nå blir arvestoffet deres puttet inn i datamaskiner. Ut kommer beregninger som kan la deg vaske tøy i kaldt vann.

Publisert
Universitetet i Tromsøs forskningsfartøy Helmer Hanssen på Arctic Tipping Points tokt i Framstredet, mai 2011. (Foto: rudicaeyers.com – BFE/Universitetet i Tromsø)
Universitetet i Tromsøs forskningsfartøy Helmer Hanssen på Arctic Tipping Points tokt i Framstredet, mai 2011. (Foto: rudicaeyers.com – BFE/Universitetet i Tromsø)

Da forskningsfartøyet Helmer Hansen stevnet mot ismassene nord for Svalbard sist sommer, var ikke forskerne ombord for å se etter isbjørn.

Livet de lette etter, er usynlig for det blotte øye. I hver dråpe av det arktiske sjøvannet er det millioner av mikroorganismer. Andre finnes i avleiringer på havbunnen. Enda flere lever i tarmene til fisk og andre sjødyr.

Disse bakteriene bærer på kunnskap om å overleve i kalde farvann – kunnskap som er nedarvet i arvestoffet.

Havets kalde gull

Dette arvestoffet er som et Klondyke for Gro Bjerga og kollegene hennes. Der andre ser et freakshow av smårollinger som svømmer forbi under okularet på mikroskopet, ser hun selve gullrekka av nukleinsyrer – bokstavene i arvestoffets DNA-alfabet.

- Vi kaller det marin bioprospektering, sier Bjerga. Hun arbeider i Tromsø-avdelingen av det norsk-svenske forskningsprosjektet MARZymes.

Dette er et utstryk av en bestemt type mikroorganismer fra prøver hentet i havet. (Foto: Nils Peder Willassen, Universitetet i Tromsø)
Dette er et utstryk av en bestemt type mikroorganismer fra prøver hentet i havet. (Foto: Nils Peder Willassen, Universitetet i Tromsø)

Gullgraverne i Alaska vasket sand i vaskepanner og fant gullkorn. Bjerga bruker dataprogrammer til å vaske data om arvestoffet fra mikroorganismene, og finner gensekvenser som kan være gull verd.

- Det vi leter etter, er en spesiell type proteiner som setter fart i kjemiske reaksjoner, forteller hun.

Ned med termostaten

Disse proteinene kalles enzymer. De fleste kjenner enzymer fra vaskepulver som Bio-Tex. Enzymene i vaskepulveret setter fart i kjemiske reaksjoner som spalter fett og proteiner, for eksempel fra matrester.

Men enzymene selv blir ikke brukt opp i prosessen. De kan brukes på nytt når den kjemiske reaksjonen er over.

Gro Bjerga (Foto: Andreas Wefring)
Gro Bjerga (Foto: Andreas Wefring)

- Slike stoffer kalles katalysatorer, sier Bjerga. – Fordi enzymene kan brukes om igjen, kan de redusere forbruket av kjemiske stoffer. Og fordi de i utgangspunktet er biologiske, er de mer miljøvennlige enn mange kjemikalier.

Enzymene fra bakteriene i Nordishavet er miljøvennlige av en annen grunn også. De kan nemlig gjøre jobben sin ved lavere temperatur. Og lavere temperatur betyr spart energi.

- På lengre sikt kan forskningen vår gjøre det mulig å lage vaskemidler med slike kulde-enzymer, av typen lipaser. De vil trolig vaske like rent ved 30 grader som dagens kjemikaliebaserte vaskemidler ved 60 grader, sier Bjerga.

Allerede i bruk

Andre framtidshåp for kulde-enzymene er konserveringsmidler som får fisk til å holde seg like godt i kjøleskapet som i dypfryseren.

Også framstillingen av biodrivstoff fra organisk materiale som for eksempel tang eller skogsavfall kan skyte fart med de nye enzymene.

Men allerede i dag er kulde-enzymene tatt i bruk på markedet. MARZymes samarbeider med firmaet ArcticZymes. De omsetter for millioner, blant annet et enzym som er utvunnet av saften i rekeskall.

- Biokjemiske laboratorier og industrien bruker dette enzymet til å klippe og lime deler av arvestoffet DNA, sier Bjerga. For henne har det genetiske gullrushet i Barentshavet og Nordishavet startet for alvor.

Lengre nord enn noensinne

Sjøpølser, som ble åpnet og tatt prøver av i håp om å finne noen spennende mikroorganismer i tarmsystemet. (Foto: Marcin Pierechod, Universitetet i Tromsø)
Sjøpølser, som ble åpnet og tatt prøver av i håp om å finne noen spennende mikroorganismer i tarmsystemet. (Foto: Marcin Pierechod, Universitetet i Tromsø)

- Sist september kom forskningsfartøyet Helmer Hansen lengre nord enn noensinne, forteller Bjerga.

- Iskanten hadde trukket seg langt tilbake på seinsommeren. Forskerne fikk tatt prøver i havområder som normalt er dekket av is, fortsetter hun.

Prøvene er nå i laboratoriet i det nye Barents BioCentre, der Tromsø-avdelingen av MARZymes nå holder til.

Ser genetisk mangfold

Noen av bakteriene dyrkes i petriskåler ved lavere temperatur enn normalt. Så sekvenseres genene.

Men bare en liten del av mikroorganismene kan dyrkes på denne måten. Forskerne vet rett og slett ikke hva slags næring og andre betingelser de fleste mikroorganismene trenger for å vokse på petriskålene.

Petriskål med råutstryk. Det vil si at prøven fra havet er smurt utover og satt til dyrking i flere uker ved 4 grader C. Mye rart i alle farger vokser opp! (Foto: Nils Peder Willassen, Universitetet i Tromsø)
Petriskål med råutstryk. Det vil si at prøven fra havet er smurt utover og satt til dyrking i flere uker ved 4 grader C. Mye rart i alle farger vokser opp! (Foto: Nils Peder Willassen, Universitetet i Tromsø)

- Vi antar at mer enn 95 prosent dør, sier Bjerga. Da kommer ny teknologi til hjelp.

- Vi kan nå analysere arvestoffet direkte fra de originale prøvene, fortsetter hun..

Det har også en annen fordel. I en dyrket bakteriekultur er arvestoffet ganske ensartet. Med den nye metoden kan forskerne se et mye større mangfold av mikroorganismer.

In silico

Denne metoden kalles metagenomikk. Den krever også dataprogrammer som bygger opp modeller av arvestoffet. Dette kalles in silico-simulering. Uttrykket silico peker her på silisiumbrikkene i datamaskinen.

Slik får forskerne en liste over genene som finnes i prøven.

- Vi går gjennom genene og ser om noen skiller seg ut som interessante. Koder genene for noen proteiner som vi ikke har sett før? Har proteinene et bruksområde? Hvis ja, er det bare å sette i gang på laboratoriet, sier Bjerga.

Hun har stor tro på at disse beregningene av nye, kalde enzymer skal gjøre Tromsø til det hotteste Klondyke i Norge for bioprospektering.

- I Canada utgjør bioteknologien mer enn seks prosent av deres brutto nasjonalprodukt. Det tilsvarer 450 milliarder norske kroner, eller i underkant av halve det norske statsbudsjettet. Vi forskere i MARZymes er allerede godt i gang, sier hun optimistisk.

En blomkålkorall - kanskje den inneholder noe spennende? (Foto: Adele Kim Williamson, Universitetet i Tromsø)
En blomkålkorall - kanskje den inneholder noe spennende? (Foto: Adele Kim Williamson, Universitetet i Tromsø)

Lenker:

MARZymes – nettside fra Universitetet i Tromsø

Firmaet ArcticZymes