Klippefyldt, fladt og alt andet end frit for vegetation, Avayalik, en ø nær den nordlige spids af Labrador, Canada, er ikke nogen ideel feriedestination. Ikke desto mindre er dets ekstra terræn spækket med arkæologiske steder, der antyder menneskelig aktivitet og beboelse, der går tilbage til mere end 1.500 år.
For næsten fire årtier siden vendte en ekspedition, som administreres af William Fitzhugh, direktør for Smithsonian's Arctic Studies Center, tilbage fra Avayalik med en række artefakter, der blev genvundet fra disse forhistoriske steder.
Blandt dem var bundter baleen, et hårdt filtreringssystem, der findes i mundene på Mysticeti hvaler. Når den behandles korrekt, er balen et bemærkelsesværdigt fleksibelt materiale - så meget, at nogle forskere omtaler det som "naturens plast." Urfolk har blandt andet vævet dette bøjelige materiale i kurve og strippet det for at fremstille fiskelinjer. I den kommercielle hvalfangsttid ville kunsthåndværkere endda indarbejde den i korsetter og parasoller.
Fitzhugh og hans kolleger studerede disse prøver fra Avayalik, men de kunne ikke være sikre på, hvad de havde. Deres forvirring handlede om mere end det praktiske formål med disse baleenbundter: De gamle folk i Avayalik har muligvis brugt deres indhold som surringer eller komponenter i fælder, men detaljerne om selve stoffet var knappe.
Selvom kulden havde bevaret materialet godt, var karakteristiske mønstre forringet, og farverne var falmet, hvilket gjorde det hele men umuligt at bestemme, hvilken hvalart den var kommet fra. På det tidspunkt tænkte Susan Kaplan - nu direktøren for Bowdoins Perry-MacMillan arktiske museum og Arctic Studies Center, men derefter en Smithsonian-tilknyttet ph.d.-studerende - hun kunne have en måde at finde ud af.
Baleen er et bemærkelsesværdigt fleksibelt materiale - så meget, at nogle forskere omtaler det som “naturens plastik.” Urfolk har blandt andet vævet dette bøjelige materiale i kurve og strippet det for at fremstille fiskelinjer. (Wikimedia Commons / Randall Wade Grant) ”Der var denne smarte ting, der kaldes et elektronisk scanningsmikroskop, ” siger Kaplan og henviser til et kraftfuldt værktøj, der nyligt var tilgængeligt på Smithsonian. Elektronscanningsmikroskopi, der er i stand til at gengive forstørrede billeder af nanoskalaen, bruges til at undersøge - og undertiden manipulere - prøver på molekylært niveau. I et forsøg på at finde ud af, om det kunne hjælpe her, modtog Kaplan tilladelse til at udtrække små fliser af materiale fra balenprøverne, som hendes medforskere havde bragt tilbage. Hun placerede omhyggeligt de små, men ikke helt mikroskopiske prøver i forseglede og tydeligt mærkede glasampuller. Mens hun husker: ”Mit spørgsmål til folk var: Kan du identificere [arten af] balen på scanningsmikroskopet? ”
Det viste sig, at de ikke kunne, men Kaplans forberedelse lønte stadig - det tog bare meget længere tid end forventet.
I årevis forblev Kaplans prøvesamling på Fitzhughs kontor, små mindesmærker om Avayaliks stadig ufortalte historier. Det var her, de måske har opholdt sig, hvis Caroline Solazzo, en molekylærbiolog med Smithsonian's Museum Conservation Institute, ikke havde henvendt sig til Fitzhugh med en anden mulighed, en teknik, der muligvis kunne lykkes, hvor elektronskanningsmikroskopet var kommet til kort.
Solazzos foreslåede metode er kendt som peptidmasse fingeraftryk. Det er en tilgang, der involverer nedbrydning af proteiner i kortere aminosyrekæder. Hvis du ved, hvad du leder efter, kan du målrette mod et specifikt protein og holde øje med kendte molekylære biomarkører, der giver dig mulighed for at identificere dets kilde. Det er blandt andet både billigt og hurtigt, især sammenlignet med mere konventionel DNA-analyse, som under alle omstændigheder ville have været næsten umulig i betragtning af nedbrydningen af gamle prøver som dem, der blev udvundet fra Labrador. "DNA er en meget mere besværlig proces, " siger Fitzhugh. "Det er dyrt. Det er genstand for forurening og ting som dette. ”
Baleen er et hårdt filtreringssystem, der findes i mundene på Mysticeti hvaler. (Wikimedia Commons / John Schell) Baleen var en stærk pasform til metoden, da den, som Solazzo forklarer, “hovedsagelig er fremstillet af en type protein: alfa-keratin. Det er den samme familie af proteiner, der findes i hår, negle, horn, hov. ”I det lys tænkte hun, at det muligvis endelig kunne identificere de prøver, Kaplan havde arkiveret længe før.
Det viste sig, at Solazzo var korrekt. I et papir, der for nylig er blevet offentliggjort af open access-tidsskriftet PLOS ONE, skriver hun og hendes medforfattere, at hun med succes anvendte fingeraftrykketeknikken på 29 fragmentariske prøver, hvor hun fandt, at langt de fleste kom fra buehval. Relativt almindelige i arktiske og sub-arktiske farvande, inklusive dem uden for Labrador-kysten, har buehoveder slående ejendommelige kæber, der ligner tegneserie-skævt smil, når deres mund er lukket. Selvom de blev stærkt fisket i den europæiske hvalfangsts gyldne tidsalder - og det ser ud til, også i den langt fjernere fortid - betragtes de som en art med lav bekymring i dag.
Solazzos succes er en slående præstation, delvis fordi den vidner om fordelene ved peptidmassefingeraftryk mere generelt.
Denne vinkel imponerede også William Cioffi, en ph.d.-studerende, der arbejdede med spørgsmål relateret til hvalbeskyttelse ved Duke University. ”Det ligner en fantastisk teknik, ” sagde Cioffi efter at have gennemgået papiret. "Hvis du har prøver, som du ikke kan få DNA fra, ser det ud som en fantastisk måde at få information om arter på."
Mens resultaterne af Solazzos analyser er fascinerende i deres egen ret, åbner de muligvis døren til endnu vigtigere fremtidig arbejde. Som hun erkender, ”[T] han teknik er destruktiv, selvom vi har brug for meget lidt” materiale. Derfor kan det være en vanskelig opgave at analysere nogle af artefakterne i Smithsonian's samlinger, selvom det ville være nyttigt at vide mere om de dyr, der er indarbejdet i dem.
"Der er en masse baleen i små stykker eller indarbejdet i artefakter (ovenfor: kurv lavet af baleen), der er interessant arkæologisk, men der er meget af denne information om miljø og biologi, der også er fanget derinde, " siger William Fitzhugh . (Antropologiafdeling, NMNH) Efter at have vist, at det er muligt at identificere hvalarter fra bale, siger Solazzo, ”Nu har vi et nyt værktøj til at studere disse samlinger.”
Solazzos succes er imidlertid mere end et bevis på begrebet: Som hun og hendes medforfattere bemærker, kan det muligvis også bidrage mere direkte til den igangværende bevaringsindsats. Ved at hjælpe os med at forstå, hvilke slags hvaler der blev jaget i en given region på bestemte tidspunkter i fortiden, kunne det give os en bedre forståelse af, hvordan befolkningen har ændret sig over tid.
”Vi forsøger stadig at forstå, hvordan begge disse populationer - bovhovedpopulationen og den rigtige hvalpopulation - blev decimeret, når de blev decimeret, og hvad deres oprindelige befolkningsstørrelse kunne have været, ” siger Andrew J. Reid, professor i marinbiologi hos Duke (og Cioffis rådgiver). ”Enhver indsigt i enten tidlig europæisk hvalfangst efter kontakt eller endda før-kontakt hvalfangst af hvalfangster er nyttig i den forbindelse.”
Måske endnu vigtigere er, at baleen kan have andre historier at fortælle. I deres artikel bemærker Solazzo og hendes medforfattere, at balen effektivt kan kode bevis for klimaændringer og andre miljøspørgsmål. Ved at udvide sig på dette punkt i samtalen sammenlignede Fitzhugh materialets potentiale med det i iskerne, hvilket kan hjælpe os med at spore atmosfæriske niveauer, der går tilbage hundreder af tusinder af år.
”Baleen vokser, og den indeholder miljøunderskrifter, når den vokser og fryser dem ind i baleen, ” siger han. ”Når du har disse store buehvaler, som vi nu ved, at de er et par hundrede år gamle, har vi nu disse store miljørekorder. Det er som et arkiv med forurening, vandtemperatur, saltholdighed, alle slags ting, vi har brug for at vide om miljøet i fortiden. ”
Cioffi foreslog ligeledes, at papiret delvis var spændende, fordi det kan hjælpe os med at finde ud af endnu mere om disse lange døde hvaler og de vand, de svømmer igennem. ”Der er en masse balen i små stykker eller indarbejdet i artefakter, der er interessant arkæologisk, men der er meget af denne information om miljø og biologi, der også er fanget derinde, ” siger han. "Det er et godt lille vindue ind i fortiden, på en måde, vi ikke kan få den slags biologiske data nu."
Mens sådanne opdagelser kan komme i tide, antyder Fitzhugh, at hvad vi allerede har lært taler til museets reelle potentiale.
”Når du samler ting, ved du virkelig ikke, hvad deres formål kan være senere”, siger han. ”Hvis du samler ting bare til et bestemt behov, du har lige nu, har du ofte ikke de materialer, du har brug for, når der udvikles nye teknikker til at studere dem eller finde ud af dem. Så dette er et godt tilfælde, hvor gamle samlinger ved Smithsonian bliver værdifulde på grund af nye videnskabelige teknikker, der er udviklet til at studere og analysere dem. ”
Kaplan er i mellemtiden tilfreds med resultaterne. ”Det er så dejligt at se balen arbejde på tryk, ” siger hun. Efter alle disse år finder hun sig dog tænker på Avayalik igen. Hun håber endda snart at tage en returrejse. Vi har stadig meget at lære af de artefakter, vi allerede har, men der er mange flere, der endnu er opdaget.
