På sporet af Afrikas store dyr

En udstoppet lyrefugl med sin smukt svungne hale påkalder sig opmærksomhed på lektor Rasmus Hellers tætpakkede kontor. Det virkelig forunderlige på kontoret gemmer sig imidlertid på en række uanseelige harddiske: et helt unikt - og stadigt voksende - bibliotek af genetiske nøgleoplysninger om en række store afrikanske dyrearter.

Oplysningerne skal biolog Rasmus Heller og hans forskerhold på Biologisk Institut på Københavns Universitet bruge i det omfattende projekt “Building The African Biobank: A Noah’s Ark of Wildlife Genetic Resources”, der vil forstå Afrikas store dyrs bevægelser igennem de seneste 50.000 år.

”Banken” indeholder komplette genetiske oplysninger om dyrene, som udgør Jordens sidste nogenlunde intakte samfund af store pattedyr. På alle andre kontinenter er de for længst blevet udryddet - fra sabeltigre til kæmpe dovendyr.

Blandt andet vil forskerne forsøge at kaste lys over, hvordan elefanter, bøfler og gnuer har vandret og tilpasset sig omvæltninger over tid. De vil også undersøge hvilken rolle, mennesker og klima har spillet undervejs.

Svarene kan nemlig ligge som historiske fodspor i dyrenes arvemasse, genomet.

“Hvis vi virkelig vil forstå Afrikas unikke megafauna-samfund, skal vi have data fra en masse forskellige arter. Vi kan ikke bare tage én art her og én art der. Vi vil forstå den enkelte arts spredningshistorie, dens biogeografi. Og vi vil også forstå arterne samlet set og deres indbyrdes forbundethed. Data fra mange forskellige arter er helt afgørende, hvis vi gerne overordnet vil forstå de store drivkræfter, der har styret de afrikanske pattedyr,” fortæller Rasmus Heller.

DNA-prøver fra Afrikas dyr

Men inden forskerne kan begynde at forstå noget som helst og stille de rigtige spørgsmål, skal DNA-prøver fra de afrikanske dyr være på plads: vævsprøver, blodprøver og skindstykker. Indsamlingen af prøver til banken er en dyr flaskehals i projektet, men det helt afgørende element i grundforskningen. Københavns Universitet har heldigvis i forvejen en enestående stor samling genetiske prøver fra afrikanske pattedyr at bygge på.

For Rasmus Heller, der fra barnsben har været fascineret af Afrikas store dyr, er deltagelse i prøvetagning helt særligt. Han har gennem årene prøvet lidt af hvert. På en veterinærpatrulje til fods på Afrikas savanne måtte han springe for livet for at undgå en vred afrikansk elefant (Loxodonta africana) med en bedøvelsespil i flanken. Han har også holdt tonstunge bedøvede kafferbøflers (Syncerus caffer) hoveder løftet med et solidt tag i hornene for at forhindre dem i at kvæles i deres egen tunge.

Den type prøvetagning i felten har sine udfordringer.

“Når man til fods skal hen til den bedøvede bøffel, er de andre bøfler i flokken ikke altid indstillet på at flytte sig. De er sociale dyr og skal se, hvad der er sket med én af deres egne. Det kan godt blive lidt spændende,” fortæller Rasmus Heller.

De fleste prøver anskaffes dog generelt på mindre dramatisk vis via en bred vifte af lokale samarbejdspartnere og leverandører. Dyrlæger ude på andre opgaver kan eksempelvis skyde en lille biopsipil ind i et dyr, som straks falder af med en vævsprøve. Et minimalt indgreb for dyret. Dertil kan der komme prøver via konservatorer og nationalparkbetjente, der af og til finder et dødt dyr.

Et møjsommeligt detektivarbejde

På laboratoriet på Københavns Universitet, Institut for Bioinformatik, ekstraherer forskerne DNA fra vævsprøverne. Materialet sendes til Asien til sekventering hos kommercielle specialistfirmaer. Foreløbig har forskerholdet fået sekventeret komplette genomer fra flere end 2.000 dyr. Genomet er hele det genetiske materiale i en organisme, det samlede DNA-sæt.

Informationerne om dyrenes genomer kommer tilbage på fysiske harddiske sendt med posten. Digital upload duer ikke. For hver harddisk i forsendelsen kan rumme 10-15 terabyte data. Til sammenligning svarer 10 terabyte data til cirka to millioner romaner på et bibliotek.

Herefter begynder et nyt, omfattende detektivarbejde, der kræver tværfaglig ekspertise, oparbejdet gennem mange år. Desuden er en stor portion tålmodighed nødvendig.

“Når data om for eksempel en gnu kommer tilbage fra sekventeringsmaskinerne, indeholder de også alt muligt uønsket og forstyrrende materiale såsom DNA fra bakterier, svampe og planter. Der er også mange fejl i data fra de højtydende sekventeringsmaskiner. Så det er en kæmpestor og vigtig proces at bevæge sig fra de mange terabyte DNA-læsninger til noget, vi kan arbejde med. En proces, som mange typisk undervurderer, og hvis sværhedsgrad kan være vanskelig at forstå. Så det har vi brugt rigtig lang tid på at blive rigtig dygtige til med de bedste data og metoder,” forklarer Rasmus Heller.

Han peger også på vigtigheden af, at analyserne er ensartede. Det er nemlig afgørende for fremtidige muligheder for at lave sammenligninger, at data i The African Biobank er genereret på det samme sted og på den samme måde.

Den vigtige geografi

I tillæg til at forstå selve populationernes genetik må forskerne også have et godt indblik i geografien.

“Vi kobler den populationsgenetiske knowhow med en biogeografisk forståelsesramme: Hvad er Afrika som kontinent? Hvilke klimatiske drivkræfter styrer, hvor dyrene er henne? Vi har for eksempel nogle afgørende vekselvirkninger mellem skov og savanne, de fremherskende biotoper syd for Sahara,” fortæller Rasmus Heller.

Gnuer og bøfler er nogle af de nøglearter, som Rasmus Heller og co. har beskæftiget sig med. Klovdyr, som netop er kendt for episke vandringer i store flokke på tværs af kontinentets biotoper. For hver enkelt art begynder forskerne med at få populationsstrukturen på plads.

“Altså: Hvordan er den genetiske variation egentlig fordelt? Er dyrene i det nordlige Tanzania for eksempel tæt beslægtede med dyr i det centrale Tanzania? Eller er de tættere beslægtet med nogle i det sydlige Kenya? Gnuer og bøfler er ligeglade med landegrænser. Hvor er forskellene og lighederne, og hvor er grupperingerne henne? Hvordan er populationerne rumligt og geografisk fordelt? Dernæst kan vi forstå spredningshistorien, og hvordan populationer er beslægtede med hinanden,” forklarer Rasmus Heller.

Afrika - tidlige mennesker og megafauna

Ét centralt spørgsmål har optaget forskere over tid: Hvorfor har de store dyr overlevet så længe i netop Afrika?

De fleste andre steder i verden er megafaunaen nemlig for længst blevet udryddet. Tag bare sabeltigeren og den uldhårede mammut i Europa og kæmpedovendyret i Latinamerika - for blot at nævne nogle.

Menneskets rolle og indflydelse har været til stor diskussion og rummer flere paradokser. Mennesket kommer fra Afrika - kontinentet, hvor vi som art har været længst. Alligevel er det Afrika, der stadig har megafauna. Og altså ikke de steder, hvor mennesket er kommet til senere.

Alle er enige om, at mennesker i moderne tid har været meget hårde ved de store dyr, men hvad er egentlig samspillet mellem tidlige mennesker og megafaunaen? Er der opstået en slags stabil sameksistens, fordi de tidlige mennesker og megafaunaen i Afrika har haft i hundredtusindvis af år til at udvikle sig sideløbende? På alle andre kontinenter er mennesket i princippet en invasiv art, så her var der fra begyndelsen et fravær af økologisk balance. Den indfandt sig måske aldrig.

“For cirka 50.000-60.000 år siden begyndte moderne mennesker, Homo sapiens, for alvor at vandre ud fra Afrika og videre til Mellemøsten og Europa. Der er et stort sammenfald mellem denne udvikling, og at megafaunaen uddør på de fleste kontinenter indtil for 10.000 år siden. Skyldes udviklingen alene mennesker, der begynder at brede sig? Har klimaændringer spillet en rolle? Eller er det en blanding?”, spørger Rasmus Heller.

Hvilke værktøjer kan hjælpe dyrene?

Når nu megafaunaen har overlevet så længe i Afrika, er det i den grad også vigtigt at kigge fremad:

“Hvad skal vi egentlig gøre, hvis vi gerne vil have, at dette fuldstændig fantastiske dyresamfund også skal eksistere om 50 år? Det ville være uansvarligt at udføre denne forskning uden at have det blik også. Det har vi selvfølgelig,” understreger Rasmus Heller. 

Forskerne ser derfor på hvilke værktøjer, deres forskning kan generere, som kan bruges aktivt i den afrikanske virkelighed, hvor dyrene i den grad er truet af trykket fra mennesker, klimaændringer og ødelæggelsen af økosystemer og biodiversitet. I naturforvaltningen er kortlægning og forståelse af genetisk diversitet i de senere år kommet til at spille en stadig mere afgørende rolle.

Når det gælder nutidige menneskers påvirkning af dyrene og deres genetiske variationer, har forskerholdet tidligere fundet interessante omend forstemmende data i nationalparker i Østafrika. Parker, som er fysisk adskilt fra hinanden.

“Her viser genetiske data, at den menneskeskabte fragmentering har medført, at populationernes genetiske diversitet nu bliver bestemt altovervejende af menneskeskabte faktorer, såsom nationalparkernes størrelse og graden af menneskelig infrastruktur omkring parkerne. Hvor det tidligere var økosystemerne selv, der bestemte, hvordan den genetiske diversitet er fordelt, er det nu os, der er kommet til at bestemme det,” siger Rasmus Heller.

På den positive side kan den viden bruges aktivt til at iværksætte tiltag til at sikre dyrenes overlevelse. Det kan for eksempel være at skabe migrationskorridorer eller sikre genspredning på anden vis.

Afrikansk forankring af viden

Helt afgørende er selvfølgelig samarbejdet med de mange afrikanske aktører og samarbejdspartnere. Her peger Rasmus Heller på nyere afrikanske initiativer og græsrodsbevægelser, som arbejder med både bioinformatik og genetik forankret på kontinentet.

“Det skal ikke bare være europæere, der skriver afrikansk historie. Alle er enige om, at forskningen skal have forankring i Afrika, men det er svært i praksis. Det er ikke bare lige at bygge en gruppe eller et laboratorium op, som kan de ting. Det er meget dyrt og tager lang tid,” forklarer han.

Tidligere DANIDA-finansiering har bidraget til at uddanne mange afrikanske ph.d.er i samarbejde med Biologisk Institut, som siden har fået fremtrædende job både i Afrika og internationalt inden for vildtforvaltning, genetik, ressourceforvaltning med mere.

“Vi vil rigtig gerne også bidrage til at skabe kapacitetsopbygning i Afrika. For det er vigtigt, at forskning giver værdi på flere måder.”

Videnskabshistorier er produceret af Videnskab.dk for Carlsbergfondet.