Skalista, płaska i prawie pozbawiona roślinności Avayalik, wyspa w pobliżu północnego krańca Labrador w Kanadzie, nie jest idealnym miejscem na wakacje. Niemniej jednak na jego wolnym terenie znajdują się stanowiska archeologiczne, które sugerują aktywność i zamieszkiwanie ludzi od ponad 1500 lat.
Prawie cztery dekady temu wyprawa kierowana przez Williama Fitzhugha, dyrektora Smithsonian's Arctic Studies Center, powróciła z Avayalik z szeregiem artefaktów odzyskanych z tych prehistorycznych miejsc.
Wśród nich były wiązki baleenu, szczeciniastego systemu filtracji znalezionego w ujściach wielorybów Mysticeti. Przy odpowiednim traktowaniu baleen jest niezwykle elastycznym materiałem - do tego stopnia, że niektórzy badacze nazywają go „plastikiem natury”. Rdzenni mieszkańcy wplatali ten giętki materiał w kosze i rozebrali go, aby stworzyć żyłki wędkarskie. W erze komercyjnego wielorybnictwa rzemieślnicy włączali go nawet w gorsety i parasole.
Studiując te próbki od Avayalika, Fitzhugh i jego koledzy nie byli pewni, co mają. Ich zamieszanie dotyczyło nie tylko praktycznego celu tych wiązek baleenów: starożytne ludy Avayalik mogły używać ich zawartości jako odciągi lub elementy pułapek, ale szczegóły dotyczące samej substancji były rzadkie.
Chociaż zimno dobrze zachowało materiał, charakterystyczne wzory uległy degradacji, a kolory wyblakły, co praktycznie uniemożliwiało ustalenie, z jakiego gatunku wieloryba pochodzi. W tym czasie Susan Kaplan - obecnie dyrektor Muzeum Arktycznego i Centrum Arctic Studies w Bowdoin Perry-MacMillan, ale potem doktorantka Smithsonian - myślała, że może to znaleźć sposób.
Baleen jest niezwykle elastycznym materiałem - do tego stopnia, że niektórzy badacze określają go mianem „plastiku natury”. Rdzenni mieszkańcy wplatali ten giętki materiał w kosze i rozebrali go, aby stworzyć żyłki wędkarskie. (Wikimedia Commons / Randall Wade Grant) „Była taka wymyślna rzecz zwana mikroskopem skaningowym elektronów” - mówi Kaplan, odnosząc się do potężnego narzędzia dostępnego w Smithsonian. Mikroskopia skaningowa elektronów, zdolna do renderowania powiększonych obrazów w nanoskali, służy do badania - a czasem manipulowania - próbek na poziomie molekularnym. Próbując dowiedzieć się, czy to może tutaj pomóc, Kaplan otrzymała pozwolenie na wydobycie małych kawałków materiału z próbek baleenów, które przynieśli jej koledzy. Ostrożnie umieściła te maleńkie - ale niezupełnie mikroskopijne - próbki w zamkniętych i wyraźnie oznakowanych szklanych fiolkach. Jak wspomina: „Moje pytanie do ludzi brzmiało: czy potrafisz zidentyfikować [gatunek] baleenu na skaningowym mikroskopie? ”
Okazało się, że nie mogli, ale przygotowania Kaplana nadal się opłacały - trwało to znacznie dłużej niż oczekiwano.
Przez lata kolekcja próbek Kaplana pozostawała w biurze Fitzhugha, małe pamiątki wciąż nieopowiedzianych historii Avayalika. Tam mogliby zostać, gdyby Caroline Solazzo, biolog molekularny z Smithsonian's Museum Conservation Institute, nie zbliżyłaby się do Fitzhugha z inną możliwością, techniką, która mogłaby się powieść w przypadku braku mikroskopu skaningowego.
Sugerowana metoda Solazzo jest znana jako odcisk palca masy peptydowej. To podejście polega na rozkładaniu białek na krótsze łańcuchy aminokwasowe. Jeśli wiesz, czego szukasz, możesz celować w określone białko, zwracając uwagę na znane biomarkery molekularne, które pozwalają zidentyfikować jego źródło. Między innymi jest zarówno tani, jak i szybki, szczególnie w porównaniu z bardziej konwencjonalną analizą DNA, która w każdym razie byłaby prawie niemożliwa, biorąc pod uwagę degradację starożytnych próbek, takich jak próbki odzyskane z Labradora. „DNA jest znacznie bardziej kłopotliwym procesem” - mówi Fitzhugh. „Jest drogi. Jest podatny na zanieczyszczenia i takie tam. ”
Baleen to szczeciniasty system filtracji znaleziony w ujściach wielorybów Mysticeti. (Wikimedia Commons / John Schell) Baleen dobrze pasował do tej metody, ponieważ, jak wyjaśnia Solazzo, „jest ona głównie wytwarzana z jednego rodzaju białka: alfa-keratyny. Jest to ta sama rodzina białek, która występuje we włosach, paznokciach, rogach i kopytach. W tym świetle pomyślała, że możliwe będzie w końcu zidentyfikowanie próbek, które Kaplan zarchiwizował na długo wcześniej.
Jak się okazało, Solazzo miał rację. W artykule opublikowanym niedawno przez czasopismo o otwartym dostępie PLOS ONE ona i jej współautorzy piszą, że z powodzeniem zastosowała technikę odcisków palców do 29 fragmentarycznych próbek, stwierdzając, że ogromna większość pochodzi od wielorybów dziobowych. Stosunkowo powszechne w wodach arktycznych i subarktycznych, w tym u wybrzeży Labradoru, groty mają uderzająco osobliwe szczęki, które przypominają kreskówkowo krzywy uśmiech po zamknięciu buzi. Chociaż łowiono je intensywnie podczas złotego wieku wielorybnictwa europejskiego - i wydaje się, że również w znacznie bardziej odległej przeszłości - są dziś uważane za gatunek o niskim znaczeniu.
Sukces Solazzo jest uderzającym osiągnięciem, po części dlatego, że świadczy on ogólnie o korzyściach płynących z odcisku palca masy peptydowej.
Kąt ten wywarł również wrażenie na doktorze Williamie Cioffi, pracującym nad zagadnieniami związanymi z ochroną wielorybów na Uniwersytecie Duke. „Wygląda to na świetną technikę”, powiedział Cioffi po przejrzeniu artykułu. „Jeśli masz próbki, z których nie można uzyskać DNA, wygląda to na świetny sposób na uzyskanie informacji o gatunkach”.
Chociaż wyniki analiz Solazzo są fascynujące same w sobie, mogą otworzyć drzwi do jeszcze ważniejszych przyszłych prac. Jak przyznaje, „Technika jest niszcząca, chociaż potrzebujemy bardzo mało” materiału. W związku z tym analiza niektórych artefaktów ze zbiorów Smithsona może być trudną propozycją, nawet jeśli byłoby pomocne dowiedzieć się więcej na temat zawartych w nich zwierząt.
„Istnieje wiele baleenów w małych kawałkach lub wbudowanych w artefakty (powyżej: kosz z baleenu), co jest interesujące z archeologicznego punktu widzenia, ale uwięziono w nim wiele informacji o środowisku i biologii”, mówi William Fitzhugh . (Zakład Antropologii, NMNH) Po pokazaniu, że można zidentyfikować gatunki wielorybów z baleenu, Solazzo mówi: „Teraz mamy nowe narzędzie do badania tych kolekcji”.
Sukces Solazzo jest jednak czymś więcej niż dowodem koncepcji: jak zauważa ona i jej współautorzy, może również przyczynić się bardziej bezpośrednio do bieżących działań ochronnych. Pomagając nam zrozumieć, na jakie rodzaje wielorybów polowano w danym regionie w określonych punktach w przeszłości, można by lepiej zrozumieć, jak zmieniły się populacje w czasie.
„Wciąż próbujemy zrozumieć, w jaki sposób obie te populacje - populacja dziobu i populacja wieloryba - zostały zdziesiątkowane, kiedy zostały zdziesiątkowane, i jaka mogła być ich pierwotna wielkość populacji”, mówi Andrew J. Reid, profesor biologia morska u Duke'a (i doradcy Cioffi). „Każdy wgląd w wczesne wielorybnictwo europejskie po kontakcie, a nawet aborygeńskie wieloryby przed kontaktem, jest w tym względzie pomocne”.
Być może jeszcze ważniejsze jest to, że Baleen może opowiedzieć inne historie. W swoim artykule Solazzo i jej współautorzy zauważają, że Baleen może skutecznie kodować dowody zmian klimatu i innych problemów środowiskowych. Rozwijając ten punkt rozmowy, Fitzhugh porównał potencjał materiału do rdzenia lodowego, co może nam pomóc w śledzeniu poziomów atmosferycznych sprzed setek tysięcy lat.
„Baleen rośnie i zawiera sygnatury środowiskowe, gdy rośnie i zamraża je w baleen”, mówi. „Kiedy masz te wielkie wieloryby dziobowe, które teraz wiemy, że mają kilkaset lat, teraz mamy te wspaniałe zapisy środowiskowe. To jak archiwum zanieczyszczeń, temperatury wody, zasolenia i wszelkiego rodzaju rzeczy, które powinniśmy wiedzieć o środowisku w przeszłości. ”
Cioffi również zasugerował, że gazeta była po części ekscytująca, ponieważ może pomóc nam dowiedzieć się więcej o tych martwych wielorybach i wodach, przez które płyną. „Istnieje wiele baleenów w małych kawałkach lub wbudowanych w artefakty, które są interesujące z archeologicznego punktu widzenia, ale uwięziono w nich wiele informacji o środowisku i biologii”, mówi. „To świetne małe okno do przeszłości, w taki sposób, że nie możemy teraz uzyskać tego rodzaju danych biologicznych”.
Chociaż takie odkrycia mogą przyjść na czas, Fitzhugh sugeruje, że to, czego się nauczyliśmy, mówi o prawdziwym potencjale muzeów.
„Kiedy zbierasz rzeczy, tak naprawdę nie wiesz, jaki może być ich cel później”, mówi. „Jeśli zbierasz rzeczy tylko na konkretną potrzebę, którą masz w tej chwili, często nie masz materiałów, których potrzebujesz, gdy opracowywane są nowe techniki ich badania lub rozszyfrowywania. Jest to dobry przypadek, że stare kolekcje w Smithsonian stają się cenne z powodu nowych technik naukowych opracowanych w celu ich badania i analizy ”.
Tymczasem Kaplan jest zadowolony z wyników. „Miło jest widzieć pracę baleena w druku” - mówi. Jednak po tylu latach znów myśli o Avayaliku. Ma nawet nadzieję, że wkrótce wróci. Nadal musimy się wiele nauczyć z artefaktów, które już mamy, ale jest jeszcze wiele do odkrycia.
