Insekter

Biodiversity Genomics Europe (BGE) tilbyr DNA-strekkoding og skimming av europeiske arter

Et av målene i BGE er å fylle i referansebiblioteket for europeiske arter. Det er et spesielt fokus på pollinatorer, ferskvannsarter, marine arter og arter viktige for miljøovervåkning, men materiale fra alle flercellede organismer er aktuelt. Det er utarbeidet en liste over dyr som mangler strekkoder i BOLD her. Velg gruppen du ønsker informasjon om og vent til tabellen lastes (det kan ta litt tid). Innsending av prøver og metadata er veldig likt det vi har gjort i NorBOL de siste årene og alle kostnader til sekvensering blir dekket av prosjektet. NTNU Vitenskapsmuseet og NHM i Oslo er partnere i prosjektet og kan hjelpe til med fasilitering. Ta gjerne kontakt med Torbjørn Ekrem om du ønsker mer informasjon om hva dette går ut på og hvordan du kan bidra.

DNA-strekkodebiblioteket er en skattekiste for alfa-taksonomi

Alfa-taksonomi er et forskningsområde som tar for seg den detaljerte kunnskapen om arter og artsgrupper, og inkluderer beskrivelse av nye arter, deres utbredelse og biologi. Med utgangspunkt i DNA-strekkodebiblioteket studerer vi en slekt av soppmygg (Mycetophilidae) som heter Allodia. I tillegg til DNA-strekkodene, ser vi også på andre genetiske markører og utseendet til Allodia-artene. Til sammen skal dette resultere i en revisjon, en slags opprydding, av hvilke arter som finnes i denne slekten og hvordan de er i slekt med hverandre og andre grupper av soppmygg.

Soppmyggene er en stor familie av tovinger (fluer, mygg og deres slektninger) som er spesielt artsrik i de nordlige delene av Europa og Amerika. Dette er trolig fordi larvene til de små tovingene lever av sopp, som også er svært artsrike og tallrike i disse områdene. Flere av artene i denne gruppen antas å ha en såkalt sirkumpolar utbredelse, altså en utbredelse tilknyttet det boreale skogbeltet og tundraen.

Allodia sp.Figur 1: Allodia sp. Foto: Karsten Sund, Naturhistorisk Museum ©.

I Norge og resten av Skandinavia har derfor disse små myggene fått mye oppmerksomhet fra forskere, og vi har en god oversikt over den Norske faunaen, blant annet gjennom Artsprosjektet. Den akkumulerte kunnskapen om norsk og skandinavisk soppmyggfauna har resultert i mange DNA-strekkoder fra identifiserte arter. Parallelt med at referansebiblioteket for DNA-strekkoder for soppmygg ble utviklet i Norge, hadde forskere i Canada, ved universitetet i Guelph en annen tilnærming til strekkoding av insekter. I stedet for å fokusere på DNA-strekkoder for identifiserte arter, som vi gjør, strekkoder de også en mengde uidentifiserte insekter fra Malaisefeller (en insektfelle som ligner et telt, samler mange forskjellige flyvende insekter), spesielt i Canada. Dette har resultert i en mengde DNA-strekkoder uten tilknytning til artsnavn.

Kart med strekkoder av AllodiaFigur 2: Kart fra BOLD som viser oversikten over hvor vi har DNA-strekkoder fra arter i slekten Allodia.

Samlet sett er dette et supert utgangspunkt for å studere ulike grupper av soppmygg mer detaljert, som for eksempel mangfold, utbredelsesmønstre og slektskap mellom arter. Vi kan da sammenligne både de identifiserte og ukjente DNA-strekkodene på tvers av landegrenser og regioner – perfekt for en gruppe som soppmyggene med nordlig utbredelse!

genitalier til AllodiaFigur 3: For å sammenligne utseende til ulike arter av soppmygg, må man se på genitaliene. Her er bilder av genitaliene til seks ulike arter Allodia. Foto: Trude Magnussen ©.

De foreløpige resultatene viser at flere arter finnes både i Canada og i Norge. I tillegg viser det seg at mange arter fra Canada trolig er nye for vitenskapen. Grunnen til at vi drar denne konklusjonen er at de dyrene som har ulik DNA-strekkode, også er ulike i genetiske markører fra kjerne DNA og i utseende. Interessant er det også at vi finner nye arter for vitenskapen i Norge! I det videre studiet skal vi se nærmere på slektskapet mellom artsgrupper i Norden og Canada.

Trude Magnussen, Stipendiat ved Naturhistorisk museum, Universitetet i Oslo

Disse resultatene ble presentert på 7th International Barcode of Life Conference, Sør-Afrika, 2017. 

Uoverensstemmelse mellom morfologi og DNA-strekkoder i lav, sopp og insekter

Naturhistorisk museum i Oslo har ansvar for koordinering av strekkoding av norske lav, stilksporesopp og terrestriske insekter. Fra disse gruppene plukket vi ut tre eksempler på uoverensstemmelse mellom morfologi og strekkoder, som er oppdaget her ved museet, eller av våre samarbeidspartnere.

Calvitimela

I lavslekten Calvitimela ble flere kryptiske arter oppdaget gjennom strekkoding, her vises C. melaleuca; hvorav den ene kryptiske arten viste seg å være søsterart til C. armeniaca. Det er ikke kjent hvilken art som er C. melaleuca s.str.

Lepiota

I soppslekten Lepiota (Agaricales) har de fleste morfologiske arter vist seg å bestå av to kryptiske arter. Her eksemplifisert med L. boudieri og L. subalba. Med denne kunnskapen vil sannsynligvis nærmere studier avsløre morfologiske kjennetegn som skiller dem.

Pteromalus

I den parasittiske vepseslekten Pteromalus (Hymenoptera) fant vi som i de andre gruppene kryptiske arter, men også det motsatte mønsteret på uoverensstemmelse: flere morfologisk beskrevne arter innenfor én strekkode-basert gruppe: P. egregius opptrer flere steder inne i P. albipennis-kladen. ITS2 ble også sekvensert, og viste det samme mønsteret. Det var stor genetisk variasjon innen P. albipennis, men variasjonen korresponderte ikke med morfologisk variasjon.

Vi kan konkludere med at DNA-strekkoding fungerer generelt godt som artsidentifisering for lav, sopp og insekter, men at det også i noen tilfiller peker på taksonomiske problemer og interessante evolusjonære mønstre.

Gunnhild Marthinsen, Mika Bendiksby, Tor Erik Brandrud, Bálint Dima, Lars Ove Hansen, Arild Johnsen, Jon Peder H. Lindemann, Einar Timdal

Disse resultatene ble presentert på 7th International Barcode of Life Conference, Sør-Afrika, 2017. 

Ny art får navn etter strekkodingens far

I en artikkel nylig publisert i tidsskriftet Insect Systematics and Evolution beskriver Xiaolong Lin, som nylig forsvarte sin PhD-avhandling ved NTNU, hele åtte nye arter for vitenskapen hvorav to er funnet i Norge.

– Det er spesielt gøy å oppdage nye arter fra relativt godt undersøkte områder slik som Norge, sier Lin. – Men, også spennende å finne beslektede nye arter i mitt hjemland Kina.

For å se forskjell på fjærmyggartene må en ta et mikroskop i bruk, men også DNA-strekkoding kan brukes til å skille arter. Paul Hebert, som nylig fikk stående applaus på Starmus-festivalen i Trondheim, er en stor og anerkjent kapasitet innen biomangfoldforskningen og regnes som strekkodingens far.

– Ettersom flere av de nye artene først ble oppdaget gjennom DNA-strekkoding, var det naturlig å gi en av dem navn etter Paul Hebert, forteller Lin. – At denne arten i tillegg var funnet i arktisk Canada, et område Hebert har jobbet mye, var et ekstra pluss.

Tanytarsus heberti, den lille myggen på 2,5 mm fra Churchill og Wapusk nasjonalpark i Manitoba, skiller seg fra sine nærmeste slektninger på sin lyse farge, små detaljer i hannens genitalier og en karakteristisk DNA-strekkode.

Medforfattere og veiledere Elisabeth Stur og Torbjørn Ekrem ved NTNU Vitenskapsmuseet utdyper:

– Xiaolong har gjort en svært grundig og god undersøkelse av denne gruppen fjærmygg. Ikke bare beskriver han nye arter i sin avhandling, men analyserer også deres evolusjonære slektskap og geografiske utbredelse. Det er et stort bidrag til vår kunnskap om en artsrik og viktig insektgruppe i vår natur.

Xiaolong LinDr. Xiaolong Lin etter forsvar av PhD-avhandlingen sin ved NTNU. Foto: Torbjørn Ekrem CC-BY.

Lin, X., Stur, E. og Ekrem, T. 2017. DNA barcodes and morphology support new species in Chironomidae (Diptera). Insect Systematics and Evolution XX:00-00.

Hva skal Artsprosjektet inneholde?

Det var en fornøyelse å delta på Artsdatabankens lansering av ”Kunnskapsstatus for artsmangfoldet i Norge 2015” på Tøyen hovedgård forrige uke. En grundig rapport basert på artskunnskapen til 60 spesialister ble presentert på en profesjonell og informativ måte. Det kom tydelig fram at dette garantert er den beste oversikten vi har hatt over artsmangfoldet i Norge noen gang. Jeg tør våge påstanden at vi aldri ville vært der vi er uten Artsprosjektet og at analysen av kjent og ukjent diversitet har blitt mer presis gjennom bruk av DNA-strekkoding og satsningen til Norwegian Barcode of Life Network (NorBOL). Toget har helt klart vært på rett spor.

estimert-antall-uoppdagede-arter-i-norgeEt resultat fra rapporten. Estimert antall uoppdagete arter i Norge. Artsdatabanken CC-BY.

Så hva bør Artsprosjektet inneholde i fremtiden? Det ble antydet både fra talerstolen og fra salen at Artsprosjektet bør finansiere økologiske studier av bedre kjente arter fordi dette vil gi viktig informasjon til rødlistevurderinger og et bedre grunnlag for forvaltningen av artsmangfoldet. Etter min vurdering er dette feilslått strategi. Slike studier har andre kilder til finansiering, noe også Kristin Thorsrud Teien fra Klima og miljødepartementet antydet i sitt innlegg. Oppdagelse og beskrivelse av artsmangfold gir oss grunnleggende kunnskap om alt vi vet om naturen. Det er basal kunnskap som per i dag ikke har annen kilde til ekstern finansiering enn Artsprosjektet.

NorBOL har hatt svært stor glede og nytte av samarbeidet med Artsprosjektet. Vi har ikke bare fått muligheten til å inkludere referansedata for alle mulige artsgrupper i en åpen og tilgjengelig nasjonal forskningsinfrastruktur, men også fått bidra til å øke kompetansen på analyse og forståelse av genetisk diversitet hos våre samarbeidspartnere. DNA-strekkoding har bidratt til oppdagelse av ukjente arter, økt forståelse for kompleksiteten i ulike økosystemer og lagt til rette for nye forskningsprosjekter der molekylære verktøy benyttes til identifisering. Samarbeidet med kartleggingsprosjekt i Artsprosjektet har vært utslagsgivende for at vi i dag har nesten 12 000 arter fra Norge i det internasjonale strekkodebiblioteket.

Jeg håper at Artsprosjektet vil følge sporet som tidligere er lagt og jobbe for oppdagelse av arter til forskning og forvaltning av norsk natur. Som rapporten slo fast er det fremdeles mye å oppdage, beskrive og kartlegge både på lands og til vanns. Artsprosjektet er et fantastisk instrument til å lappe kunnskapshullene vi har om lite kjente organismegrupper, og noe vi er stolte av internasjonalt. NorBOL ser frem til videre samarbeid om dokumentasjon av artsmangfoldet, både gjennom strekkoder og referanseobjekter i vitenskapelige samlinger.

Torbjørn Ekrem

Koordinator NorBOL

Velkommen til workshop i DNA-strekkoding

NorBOL og Naturhistorisk museum i Oslo inviterer til workshop i DNA-strekkoding 6.-8. februar 2017. Målet for workshopen er å gi deltakerne en praktisk og teoretisk innføring i DNA-strekkoding gjennom NorBOL og Barcode of Life Data Systems (BOLD). Deltakerne tar med eget materiale og jobber med dette under workshop’en: fotografering, prøvetaking og utfylling av dataark. Har man ikke eget materiale kan man jobbe med materiale fra museets samlinger.  Siste dagen går vi gjennom analysefunksjoner i BOLD v4, og man kan få hjelp til å analysere egne data, eller prøve seg på et eksempeldatasett. Følg lenkene for nærmere informasjon om krav til medbrakt materiale og tentativt program.

Workshopen er finansiert av NorBOL som dekker reise på rimeligste måte, overnatting og opphold for én person per pågående prosjekt. Maksimum 10 deltakere.

Påmelding gjøres til Gunnhild Marthinsen på epost innen 20. januar 2017. Deltakere i Artsprosjekter har forrang og må melde seg på innen 15. desember for ikke å komme på venteliste.

Påmeldingen må inneholde

  • navn, adresse og kontaktinformasjon
  • om du har behov for overnatting
  • eventuelle allergier eller diettkrav
  • kort beskrivelse av hvilken organismegruppe du jobber med:
  • antall individer du planlegger å prosessere under workshopen (helst 95, og ikke flere)
  • omtrentlig størrelse på organismene – for at vi skal kunne vurdere type fotoutstyr
  • tidligere erfaring med sekvensering/strekkoding
  • om du er interessert i analysefunksjonene i BOLD v4

Vi håper mange har mulighet til å delta!

Hilsen Gunnhild Marthinsen

Skoleelever kartlegger insekter i Botanisk hage i Oslo

NorBOL og Naturhistorisk museum i Oslo har i vinter samarbeidet med en biologiklasse ved Hersleb videregående skole om å kartlegge insektmangfoldet i Botanisk hage.

Malaisefelle bot hageMalaisefellen i Botanisk hage, Oslo. Foto Gunnhild Marthinsen (CC-BY).

I august satte elevene opp en Malaisefelle i hagen og tømte den senere, før turen gikk til laboratoriet der insektene ble sortert til det elevene trodde var ulike arter basert på utseende. Ett hundre og femti dyr ble prøvetatt og sendt til Canada for sekvensering.

Elevene skal nå sammenligne sekvensresultatene med sine egne bestemmelser.

sortering-labIvrige elever sorterer insekter fra Malaisefellen. Foto Gunnhild Marthinsen (c).

Gjennom prosjektet lærer elevene om artsmangfold og DNA-analyser. De får demonstrert hvor vanskelig det er å bestemme arter utfra utseende, særlig når man ikke er ekspert, og at DNA-strekkoding fungerer godt både til å identifisere arter og til å gi en oversikt over artsmangfoldet.

Prosjektet avslørte et høyt artsmangfold av tovinger og årevinger i Botanisk hage; ca 80 arter ble funnet blant de 150 prøvene som ble sendt inn. Blant artene som ble fanget var det også et par sjeldenheter som bare er kjent fra et fåtall lokaliteter i Norge; én av artene kan til og med vise seg å være ny for landet.

Gunnhild Marthinsen, NHM

Vel blåst! Symposium på biodiversitet og DNA-strekkoding

Symposiet Biodiversity and DNA Barcoding ble holdt på Scandic Nidelven hotell 11-12 november 2015. Med nærmere 100 deltakere fra Norge, Sverige, Canada, Finland, Tyskland, Tsjekkia og Storbrittania ble møtet større enn forventet og en flott møteplass for naturforvaltere, strekkodere, artsprosjektdeltakere og andre interessert i biologisk mangfold og DNA-strekkoding.

Som programmet på symposiesidene kan bekrefte, var det stor variasjon i både tema og organismegrupper. Vi ble ledet gjennom taksonomiske utfordringer i soppriket, hos marine invertebrater og hos insekter, mange først oppdaget ved hjelp av DNA strekkoder. Vi ble tatt med på en reise ned i havet og inn i mosen, og introdusert for de mulighetene molekylære metoder gir oss til å studere næringsnett, pollinering og mikroskopiske organismer. Vi fikk høre om The Planetary Biodiversity Mission, nyvinningene som kommer i BOLD4 og om LifeScanner, et citizen-science initiativ der identifisering med DNA-strekkoding blir tilgjengelig for alle.

speakers symposiumForedragsholdere ved symposiet. Fra venstre: Anders Hobæk, Christiane Todt, Marie Davey, Hans Tore Rapp, Frode Ødegaard, Inger Greve Alsos, Natasha de Vere, Endre Willassen, Kristian Hassel, Sujeevan Ratnasingham, Elisabeth Stur, Christer Erséus, Paul Hebert, Tomas Roslin. Tor Erik Brandrud og Gunn Paulsen var ikke tilgjengelige når bildet ble tatt. Foto Åge Hojem, NTNU Vitenskapsmuseet, CC-BY.

Både arrangører og deltakere synes godt fornøyd med konferansen. Det meste gikk som smurt, maten var god og selv om det ble musikk fra naborommet til de avsluttende presentasjonene på dag to, var det tilfredse deltakere som forlot Scandic Nidelven etter endt møte. Mange takk til alle deltakere for at dere kom! Flere bilder fra konferansen ligger på Flickr.

participants-biodiv&DNAbarcoding-foto-hojemDeltakere på symposiet Biodiversity and DNA barcoding 2015. Foto Åge Hojem, NTNU Vitenskapsmuseet CC-BY.

Torbjørn Ekrem, NTNU Vitenskapsmuseet

Uncovering the hidden diversity of Antarctic springtails

Antarctica is a land of superlatives with biota exposed to the steepest chemical gradients, driest soils, and extreme temperature fluctuations. These conditions, coupled with a history of 80 million years’ worth of glacial cycles have shaped an ecosystem characterised by low biodiversity. Robert F. Scott may be forgiven for stating “we have seen no living thing, not even a moss or a lichen” whilst in the Dry Valleys during 1903.

Benson-glacier-photoBenson glacier. Photo: Gemma Collins CC-BY.

In an area of the Ross Sea region spanning more than six degrees of latitude there are only 10 species of springtail, separated into three distinct biogeographic zones each with three (and in one case four) unique species. Springtails are an important feature of terrestrial Antarctic systems as they are not only the largest year-round inhabitants at a mere1.5mm (with penguins and seals spending much of their time offshore), they are also highly sensitive to environmental disturbances, making them ideal bioindicators of climate change.

Rafting springtailsFloating springtails. Photo: Gemma Collins CC-BY.

Our most recent work this past season focussed on the “middle” biogeographic zone which revealed a total of six BINs from the original three species present. These three new BINs were between 5-12% divergent from their nearest neighbours. The discovery of these new BINs is a further example of the growing realisation that whilst comparatively depauperate in the global sense, Antarctica is much more diverse than it was once thought to be. This is particularly true in the case of genetic diversity, with the rise in molecular techniques revealing high levels of cryptic biodiversity within Antarctic arthropods. The application of molecular clock dating techniques further suggested that these BINs separated 3-5 million years ago. It was during this time that the Western Antarctic Ice Sheet (WAIS) was thought to have completely collapsed. This phenomenon would have resulted in sea levels rising and increased dispersal opportunities for Collembola via meltwater streams and open sea-ways before the WAIS eventually reformed. The various BINs appear to have remained in relative isolation ever since. The presence of these unique genetic differences means that any future changes in species’ distributions can be easily tracked through the DNA barcoding of individuals. From this, we can further enhance our capacity to detect subtle biological responses resulting from gradual climate changes.

clare-beet-collecting-sprinClare Beet collecting springtails. Photo: Ian Hogg CC-BY.

In August, I gave a presentation at the 6th international Barcode of Life conference on my master’s thesis work assessing the distribution and genetic diversity of Antarctic springtails (Collembola). For this presentation I was generously awarded the NorBOL Prize for Excellence in Polar Research. I really enjoyed sharing my work with the wider barcoding community and look forward to hopefully getting involved in polar research in the future.

Clare Beet, University of Waikato

Miljøstrekkoding i ferskvann

Er DNA strekkoding av vann og sparkeprøver bedre enn tradisjonelle metoder i miljøovervåkning av ferskvann? Dette er et av spørsmålene forskere ved NTNU Vitenskapsmuseet, BIO, NINA, NIVA og ZFMK ønsker å besvare i det nystartede prosjektet «Environmental barcoding av aquatic invertebrates (EBAI)».

Nylig ble det gjennomført feltarbeid i Rondane der både vann og bunndyr ble hentet ut av elven Døråla. Bunndyr ble lagt på sprit, mens vann ble filtrert gjennom ulike filtertyper.

Kick samples VollenTerje Bongard (NINA) og Karstein Hårsaker (NTNU Vitenskapsmuseet) tar sparkeprøver ved Vollen. Foto: Torbjørn Ekrem (CC-BY).

Postdoktor Markus Majaneva og prosjektleder Torbjørn Ekrem ved NTNU Vitenskapsmuseet rapporterer om svært vellykket feltarbeid der ikke engang kuling og regn kunne sette en stopper for filtrering av vannprøvene i det mobile laboratoriet (bagasjerommet på en bil). Resultatene fra det første eksperimentet er ventet sent i 2015 eller begynnelsen av 2016.

FiltreringsoppsettFiltrering av vann. Foto Torbjørn Ekrem (CC-BY).

Prosjektet er finansiert av Norges forskningsråd og Miljødirektoratet.