Jævla bachelorstudentar no til dags, dei veit ikkje kor godt dei har det

Livssyklusen til rovtegen Rhodnius prolixus, ein sjukdomsvektor.

IAESTE er ein organisasjon som sender teknologi- og realfagsstudentar verda rundt for å gje dei arbeidserfaring og internasjonale nettverk. Eg var medlem ein gong i tida, men det blei aldri nokon jobb på meg - jobbane dei fekk tilbod om frå utlandet var sjeldan passande for biologar.

I år er det derimot ein godbit av dimensjonar i jobbkatalogen deira. Eit universitet i Brasil ønskjer ein student til å jobba med levandekulturar av parasittane Trypanosoma cruzi (Chagas' sjukdom, som Darwin mest sannsynleg leid av) og Leishmania sp. (Leishmaniasis), og insekta som spreier smitta: rovteger (Reduviidae) og sandmygg (Psychodidae: Lutzomyia). Ein kan med andre ord få betalt for å reisa til tropisk Sør-Amerika for å passa på psychodidar eit heilt semester! CV-materiale de luxe, som ein attpåtil får betalt for! Søknadsprosess er å finna her.

For meg verker dette for godt til å vera sant, og det er det sjølvsagt òg. Denne jobben er nemleg berre for bachelorstudentar.

Sint no.

Entomologisk maraton

Glade samlarar i fri dressur. Foto: Linn K. Hagenlund.

Sommaren 2010, då eg var uppteken med å svinge håven og setje opp malaisefellene mine, blei det arrangert ein spanande konkurranse ved Louisiana State Arthropod Museum. Deltakarane i konkurransen var som meg travelt opptekne med å samla insekt, men det var visse skilnadar. Der eg kunne boltra meg i ein stor jungel ein heil sommar og berre plukka ut små utvalde godbitar måtte amerikanarane halda seg på campus og setja saman ei så brei samling insekt som over hovudet mogleg - på 24 timar.

Samlinga sitt omfang blei målt i familiar - det vil seie grupper av slekter som står kvarandre nærare evolusjonært enn dei gjer til andre slekter. Sommarfuglmygg (Psychodidae) er ei slik gruppe; marihøner (Coccinellidae), stankelbein (Tipulidae), stikkemygg (Culicidae) og vassløparar (Gerridae) er andre. Det er vilkårleg kva for ei gruppe som blir vald til å vera ein "familie", det einaste som krevjast er at familien er eit høgare nivå enn ei "slekt" (dvs. ein familie inneheldt slekter) og eit lågare enn ein "orden" (ein orden inneheldt familiar). Alle deltagarane i det entomologiske maratonet i Louisiana klarte å samla, preparera, bestemma og setja merkelapp på over 60 familiar, og vinnaren runda 100.

frå wikipedia.

Dette høyrest både lærerikt, morosamt og utfordrande ut. I tillegg til å få mykje stilig materiale å potensielt jobba vidare med eller senda til kollaboratørar ville eg ha fått meir breidd i kunnskapane mine - foreløpig kan eg lite om anna enn Diptera, men slik ein konkurranse ville tvunge meg til å læra meir om andre grupper òg. Eg skammar meg t.d. over mitt låge kunnskapsnivå på Coleoptera og Hymenoptera.

Nokon som er med på å arrangera noko slikt i Noreg?

To name a butterfly

I found it and I named it, being versed
in taxonomic Latin; thus became
godfather to an insect and its first
describer -- and I want no other fame.

Wide open on its pin (though fast asleep),
and safe from creeping relatives and rust,
in the secluded stronghold where we keep
type specimens it will transcend its dust.

Dark pictures, thrones, the stones that pilgrims kiss,
poems that take a thousand years to die
but ape the immortality of this
red label on a little butterfly.

Vladimir Nabokov, 1943

Vekesdyret: Lutzomyia longipalpis (Lutz & Neiva, 1912)

Lutzomyia longipalpis (Lutz & Neiva, 1912) syg blod. Frå wikipedia

I tillegg til dei lodne og harmlause små pelsdyra eg jobbar med finst det òg sommarfuglmygg som er økonomisk viktige. Sandmygg, underfamilien Phlebotominae, er gjenstand for stor forskingsinnsats i tropiske land sidan dei kan spreie fleire slags smitte; til dels av særs farlege sjukdomar.

Lutzomyia er ei Sør-Amerikansk slekt som omfattar om lag 400 artar i Sør-Amerika og sørlege delar av Nord-Amerika (Beati et al. 2004). Berre litt i overkant av 30 av artane er dokumenterte smitteberarar, men alle syg dei blod. Dei er naudvendige mellomvertar i livssyklusen til den parasittiske protozoen Leishmania, som forårsakar sjukdomen Leishmaniasis i fleire virveldyr. Ein forenkla versjon av denne livssyklusen er:

1) Lutzomyia stikk ein vert, og Leishmania kjem inn i blodomløpet til verten gjennom myggen sitt spytt
2) Immunsystemet til verten går til angrep på Leishmania ved å omslutta dei i makrofag-celler ("ete-celler", celler i blodet som tek opp framandlekamar).
3) Leishmania parasitterar makrofagane og formeirar seg. I denne prossessen kan han gjera stor skade på verten, delvis avhengig av kva for Leishmania-art det er.
4) Når vertsorganismen igjen vert biten av ein Lutzomyia bryt små Leishmania ut or makrofagane og slår seg til i tarmen til myggen. Her formeirar deg seg att, men utan å skade verten - avkommet skal nemleg ut i spyttet til myggen og la seg overføra til nye vertar.


Ein av vertane Leishmania kan gjera stor skade i er mennesket. Lutzomyia longipalpis er ein av mange sandmygg-artar som kan overføra denne parasitten til folk, sjølv om han ser ut til å foretrekka kveg og sauar (Morrison et al. 1993). Ubehandla leishmaniasis er opp til 100% døydeleg, og over 12 millionar menneske reknast å vera smitta med sjukdomen (WHO 2011).

Dei blodsugande sandmyggane i den gamle verda ber andre slags smitte og høyrer først og fremst til i slektene Phlebotomus og Sergentomyia. Eg har nokre sandmygg i prøvene mine frå Uganda, men sidan eg ikkje er heilt sikker på slektsklassifiseringa til sandmygg har eg ikkje sett så nøye på dei.

Referansar:
Beati, L., Cáceres, A.G., Lee, J.A. & Munstermann, L.E. 2003. Systematic relationships among LutzomyiaInternational Journal of Parasitology, 34, 225-234
Morrison, A.C., Ferro, C. & Tesh, R.B. 1993. Host preferences of the sand fly Lutzomyia longipalpis at an endemic focus of American Visceral Leishmaniasis in Colombia. American Journal of Tropical Medicine and Hygiene, 49, 68-75 sand flies (Diptera: Psychodidae) of Peru and Colombia based on the analysis of 12S and 28S ribosomal DNA sequences. 
WHO, 2011. Leishmaniasis. Tilgjengeleg frå http://www.who.int/leishmaniasis/en/index.html

Dårleg taksonomi og god protokoll: Nye namn i Astraptes fulgerator-komplekset

Larver i Astraptes fulgerator-komplekset. Frå Hebert et al. 2004

OBS! Denne teksten er tungt inspirert av Biodiversity in Focus!

Fleire av dei eldste spørsmåla i biologi dreier seg om sjølve konseptet "art". Er ein art plantar eller dyr ei reell eining i naturen eller berre ein fornuftig klassifikasjon? Viss artar er reelle fenomen, korleis definerar ein dei? Kva slags skilnadar må til for at ein bestand skal vera ein eigen art framfor berre nok ein bestand av ein nærståande art?

Eg kjem ikkje til å svara på nokre av desse spørsmåla med det første - dei er viktige spørsmål å tenkje over for ein biolog, men har ingen klare ukontroversielle svar. Eg skal i staden ta for meg språket som vert brukt når ein omtalar artar innanfor biologien; vitskaplege artsnamn eller "latinske namn".

Eit vitskapleg namn i zoologi som er skrive fullt ut består av eit slektsnamn, eit artsepitet, eit eller fleire forfattarnamn og eit årstal. Slektsnamnet vert skrive i kursiv med stor forbokstav og står for ei gruppe artar som helst skal vera nærare i slekt med kvarandre enn med artar i andre slekter. Artsnamnet er ein unik "merkelapp" på den einskilde arten innanfor slekta, og vert skrive i kursiv med litan forbokstav. Forfattaren til arten er den personen eller dei personane som først gav han namn, og årstalet indikerar kva for år dette skjedde i. Dersom forsking visar at arten høyrer til i ei anna slekt enn den forfattarane først beskreiv han i, set ein parantes rundt forfattarnamnet og årstalet.


Når ein skriv om artane elles brukar ein gjerne forkorta versjonar av det fulle namnet, som regel berre slektsnamn og artsnamn: Homo sapiens i staden for Homo sapiens Linné, 1758. Viss ein har endå mindre plass, kan ein forkorta slektsnamnet: T. rex i staden for Tyrannosaurus rex Osborn, 1905. Ein annan måte å spara plass på, som eg personleg mislikar sterkt, er å kutta ut artsepitetet fullstendig: Mange skriv til dømes Drosophila når dei meiner Drosophila melanogaster Meigen, 1830 (dette er særleg feil fordi denne bananfluga som genetikarane jobbar så mykje med eigentleg bør vera i ei heilt anna slekt, nemleg Sophophora).

Eit vitskapleg namn er biologien sin måte å legga fram hypotesen om at eit sett organismar høyrer saman i ein art. Her kan eg sjølvsagt trekka fram den delvis filosofiske debatten om korleis ein definerar omgrepet "art", men det er ikkje naudsynt for poenget: Når ein set eit vitskapleg namn på eit individ er det ein hypotese om at 1) Individet høyrer til den same arten som typen (originaleksemplaret av arten, som definerar namnet), og 2) arten er distinkt ulik frå artar med andre namn. Det er sjølvsagt mogleg å framsetje desse hypotesane på andre måtar, men som regel blir ikkje dette gjort. Den vitskaplege konvensjonen er at ein brukar vitskaplege namn.

Astraptes boreas Brower, 2010; ei av Brower sine nye artar i Astraptes fulgerator-komplekset. Frå Brower 2010

"Som regel" skal her lesast som "ikkje alltid". I den moderne biologiske røynda hender det nemleg at forskarar ikkje gjev skikkelege namn til hypotesane sine. Det mest kjende dømet på dette er eit studium Hebert et al. (2004) gjorde med sommarfuglar i Costa Rica. Under eit prosjekt for å finna ut kva for plantar åmene til sommarfugl-arten Astraptes fulgerator Walch, 1775 la forskargruppa merke til at larvar som såg litt ulike ut ofte òg var å finna på ulike plantar. Då dei såg på skilnadar i det mitokondrielle genet cox1 fann dei at dei ulike larvane såg ut til å stamma frå ulike delpopulasjonar som ikkje hadde noko med kvarandre å gjera - etter mange artskonsept kunne dette tolkast som eigne artar!

Det var òg dette Hebert et al. (2004) meinte. Mitokondrielt DNA går berre i arv frå mor til avkommet, og sjølve cox1-genet muterar ikkje så ofte. Dersom ei gruppe organismar som ser ut til å vera av same art viser seg å ha to ulike sekvensar av cox1 er det mest sannsynleg at det har gått mange generasjonar sidan den muterte varianten oppsto og dei to sekvensane skilde lag. Dette tyder ikkje alltid at dei to organismegruppene høyrer til ulike populasjonar som ikkje blandar seg med kvarandre, men det kan vera ein god peikepinn. Om ein i tillegg kan byggja opp under cox1-skilnadane med andre skilnadar, t.d. i morfologi, åtferd eller geografisk utbreiing, har ein ein god hypotese om artsstatus.

Hebert et al. (2004) sin artikkel blei lesen av ein vid lesarkrins, og vart særs vidgjeten for sin påstand om at dei fann 10 artar der forskarar tidlegare hadde trudd det berre var ein. Derimot gjorde dei ikkje heimeleksene sine skikkeleg - ingen av artshypotesane blei framstilt som vitskaplege namn, men i staden som katalognummer eller andre kodar (t.d. "FABOV", "MYST", "HIHAMP"). Dette var fordi hypotesane dei la fram dreide seg om element 2) av det vitskaplege namnet - at "artane" var distinkt ulike andre artar. Element 1), hypotesen om at individa høyrde til ein kjend art, blei ikkje utforska - det er ingen som veit kva for ein av Hebert et al. sine cox1-artar type-eksemplaret til Astraptes fulgerator høyrer til i.

Det gjekk seks år. Ingen av forskarane i Hebert sitt team såg ut til å gjera noko for å utforska hypotesane sine vidare. Dei vidt bejubla "nye sommarfuglartane" blei ikkje knytt verken til etablerte namn eller nye namn før seint i fjor. Andrew Brower, som ikkje var knytt til den opphavlege studia og aldri hadde sett eksemplar av nokon av artane, skreiv ein kort artikkel i Systematics and Biodiversity der han gav formelle vitskaplege namn til alle ti hypotesane til Hebert (Brower 2010). Eit døme på ei av artsbeskrivingane [mi omsetjing]:

Astraptes procrastinator, n.sp.

Typelokalitet: Costa Rica, Alajuela Prov. Area de Conservacion Guanacaste, Sector Santa Rosa, Cafetal, 10.85827° N, 85.61089° W, 280 m.

Diagnose: Arten kan skiljast frå andre medlemmar av Astraptes fulgerator-komplekset ved hjelp av følgande karakterkombinasjon i DNA-strekkoden [cox1]: 52C; 109T; 649T.

Holotype [typeeksemplar]: Eksemplar 93-SRNP-7060, lagra ved Universitetet i Pennsylvania

Merknad: Denne arten tilsvarar [...] "FABOV" i Hebert et al. (2004)

Etymologi: Namnet speglar på den lange tida det tok frå arten vart oppdaga til han vart beskriven [procrastinator tyder somlekopp, bloggar.anm.].

Astraptes anaphus (Cramer, 1777), ein Astraptes-art som ikkje høyrer til i fulgerator-komplekset. Frå wikipedia.

Denne artsbeskrivinga er ikkje typisk for artsbeskrivingar generelt, men gjev eit godt bilete av grunntonen i Brower (2010). Normalt ville ei slik beskriving gjere greie for det som er kjend av morfologiske og økologiske kjenneteikn ved arten. Regelverket som styrer zoologiske namn, ICZN, krev derimot berre at ein gjev ei "diagnose" som fortel korleis arten kan skiljast frå andre artar. I høvet Astraptes procrastinator Brower, 2010 er desse kjenneteikna basar i cox1-sekvensen som vart brukt i Hebert et al: plass 52 i sekvensen er ein C, medan plass 109 og plass 649 er T-ar.

Som tilhengar av heilskapleg taksonomi meiner eg dette er dårlege artar som treng meir forsking. Forhåpentlegvis vil ein ekspert på sommarfuglar i ikkje så altfor fjern framtid låna det som finst av typeeksemplar og bruka dei saman med ferskfanga materiale til å revidera artskomplekset. Det trengs både studium av fleire gensekvensar og detaljstudium av morfologi for å få klarheit i kva for artar som tålar å bli gått etter i sømane, kva for ein av dei som er den verkelege Astraptes fulgerator og kva for nokre som må synonymiserast med kvarandre.

Likevel synst eg ikkje det er Andrew Brower som er skurken her. Det einaste han gjorde var å standardisera Hebert et al. (2004) sine hypotesar til det språket slike hypotesar oftast blir framsett i. Om hypotesane er gode eller ikkje, er eit anna spørsmål - Brower har i ein tidlegare analyse (2006) demonstrert at mange av Hebert et al. (2004) sine artar ikkje ein gong er eintydige ut frå cox1! Det Brower har gjort no er å visa i klartekst for andre biologar kva hypotesane til Hebert et al. faktisk går ut på.



Referansar:
Brower, A.V.Z. 2006. Problems with DNA barcodes for species delimitation: 'ten species' of Astraptes fulgerator reassessed (Lepidoptera: Hesperiidae). Systematics and Biodiversity, 4, 127–13 10.1017/S147720000500191X
Brower, A.V.Z. 2010. Alleviating the taxonomic impediment of DNA barcoding and setting a bad precedent: names for ten species of ‘Astraptes fulgerator’ (Lepidoptera: Hesperiidae: Eudaminae) with DNA-based diagnoses. Systematics and Biodiversity, 8: 485 – 491. 10.1080/14772000.2010.534512
Hebert,  P.D.N., Penton, E.H., Burns, J.M., Janzen, D.H. & Hallwachs, W.T. 2004. Ten species in one: DNA barcoding reveals cryptic species in the semitropical skipper butterfly Astraptes fulgerator. Proceedings of the National Academy of Sciences, 101, 14812-14817 10.1073/pnas.0406166101

Mysing i fortida gjennom gylne vindauge

Ein nydeleg bevart edderkopp i rav. Frå wikipedia.

Noko av det vakraste som finst av fossilt materiale er rav, og då særleg rav som inneheldt insekt eller andre dyr. Gjennom det gullaktige, gjennomsiktige materialet kan ein sjå attende i tid - små augneblinksbilete frå kvardagen i skogen i tidlegare tider. Anten ein er interessert i systematikk, evolusjon eller fortidsøkologi kan raven tena som eit vindauge til den største av alle leverandørar av innsikt - tida.
Rav er fossil kvae eller harpiks; som vert skild ut av mange bartre og nokre blømande plantar. Dette er molekyl som består av lange karbonkjeder med oksygen og hydrogen, og har vorte tolka både som ein forsvarsmekanisme mot insektangrep og som utskiljing av skadelege avfallsprodukt. Under høgt trykk vert raven omdanna til enno lengre karbonkjeder og vert difor hardare.
Frå tid til annan set det seg fast dyr i kvaen, som både er seig og klissut. Dette skjer ofte nok til at det finst store mengder av såkalla ravfossil - ravklumpar som inneheldt dyr, plantar eller mikroorganismar; ofte særs godt bevarte.

Den fossile gekkoen Yantarogekko balticus Bauer, Böhme & Weitschat, 2005 er kjend frå individ i baltisk rav, altså ca 54 millionar år gamalt. Bilete lånt frå Bauer et al. (2005)

Rav dukkar ikkje opp kvar som helst - for å finna rav må ein til ein plass der det på eit eller anna tidspunkt har eksistert ein skog av eit treslag som har produsert kvae. Store og kjende avsetjingar er kjend m.a. frå Østersjøområdet og den Dominikanske republikken; det finst òg rav i m.a. Mexico, Aust-USA, Søraust-Asia, nord- og sentral-Afrika, Spania og Frankrike. Det ein reknar med er den største og mest kjende av avsetjingane er såkalla baltisk rav, som stammar frå 41-47 millionar år gamle Sciadopytis-skogar i det som i dag er Østersjøen (Wolfe et al 2009). Den eldste raven med insekt i er funne i Midtausten og kallast libanesisk rav - denne er 125-135 millionar år gamal og inneheldt m.a. fleire spanande sommarfuglmygg (Azar & Nel 2003).

Snutebille (Coleoptera: Brentidae) frå baltisk rav. Frå wikipedia.

Organismane ein finn i rav er knytt til landskapet dei levde i, og varierar sjølvsagt frå avsetjing til avsetjing. Poinar & Poinar (1999) undersøkte 3017 klumpar med dominikansk rav med organismar i seg og fann at ca 26 % av dei inneheldt maur. Andre dominerande grupper var gallmygg (Diptera: Cecidomyiidae; 6.5 %), støvlus (Psocodea, 5,7%) og snyltekvefsar (ymse Hymenoptera, 5,6%). Stundom dukkar det òg opp noko større dyr, t.d. froskar og gekkoar, men desse er særs sjeldsynte og havnar ofte i private samlingar. Eg har mindre av eit problem; sommarfuglmygg er vanlege dyr i fleire av dei store ravavsetjingane og forekom i 3,2% av Poinar & Poinar (1999) sine klumpar...
Sidan så mange av dyra i raven er så godt bevarte, har det vorte gjort fleire forsøk på å studera dei på same måte som ein studerar meir moderne dyr. For morfologiske studium beskreiv Azar (1997) ein måte å løyse opp sjølve raven så dyra i han kunne monterast på same måte som ferskt innsamla materiale. Det har òg blitt gjort mange forsøk på å ekstrahera DNA frå dyr i rav; diverre har enno ingen gjeve etterprøvbare resultat (Austin et al. 1997). Vitskapen utviklar derimot stadig nye teknikkar for utvinning av eldgamalt DNA, medan alle viktige publiserte forsøk på ekstraksjon frå rav er meir enn ti år gamle (Hebsgaard et al. 2005). Det er difor framleis lov å håpa på at me ein gong vil kunne få DNA-sekvensar frå ravfaunaen.

Frå wikipedia

Og nettopp dette med DNA frå rav tek oss med inn i populærkulturen. Dette var, som mange av dykk sikkert veit, eit grunnpremiss i romanen og storfilmen Jurassic Park. Her utvann forskarar dinosaur-DNA frå mageinnhaldet til stikkemygg i rav og brukte det til å klona forhistoriske skrekkøglar til ei fornøyingspark. Viss me for nokre få sekund let som det er mogleg å bygga komplekse vertebratar av fragmenterte DNA-sekvensar, er dette unekteleg eit godt utgongspunkt for science fiction. Derimot ville ein verkeleg Jurassic Park hatt ei ganske anna rolleliste på grunn av sviktande biogeografi og økologi. Fordi dei ikkje levde i rav-produserande skog ville det neppe blitt noko av Tyrannosaurus, Velociraptor, Triceratops, Apatosaurus, Stegosaurus eller nokon av dei andre kjendisdinosaurane. Kva for dinosaurar det hadde vore realistisk å ønska seg kan eg, om folk vil, koma tilbake til.




Referansar:
Austin, J.J., Ross, A.J., Smith, A.B., Fortey, R.A & Thomas, R.H. 1997. Problems of reproducibility - does geologically ancient DNA survive in amber-preserved insects? Proceedings of the Royal Society B, 264, 467-474
Azar, D. 1997. A new method for extracting plant and insect fossils from Lebanese amber. Paleontology, 40, 1027-1029
Azar, D. & Nel, A. 2003. Fossil Psychodoid Flies and their Relation to Parasitic Diseases. Memórias do Instituto Oswaldo Cruz, 98, 35-37
Bauer, A.M., Böhme, W. & Weitschat, W. 2005. An early Eocene gecko from baltic amber and its implications for the evolution of gecko adhesion. Journal of Zoology, 265, 327-332
Hebsgaard, M.B., Phillips, M.J. & Willerslev, E. 2005. Geologically ancient DNA: fact or artefact? Trends in Microbiology, 13, 212-220
Poinar, G.O. & Poinar, R. 1999. The Amber Forest: A Reconstruction of a Vanished World. Princeton: Princeton University Press
Wolfe, A.P., Tappert, R., Muehlenbachs, K., Boudreau, M., McKellar, R.C., Basinger, J.F. & Garrett, A. 2009. A new proposal concerning the botanical origin of baltic amber. Proceedings of the Royal Society B, 276, 3403-3412