Grønlands skjulte skatte

Transkript

1 AF peter stougaard Grønlands skjulte skatte Grønland er kendt over hele verden som landet med isbjørne, hvaler og sæler, smukke blomster, kort sagt landet med højt til loftet og en stor natur. Hvad der måske ikke er så kendt er, at Grønland også rummer et enestående liv af bittesmå mikroorganismer, som i mange tilfælde kan være endnu mere enestående end isbjørne og hvaler. Mikroorganismer findes over alt. De findes i havet, i jord, ja, selv i indlandsisen, og de findes i de spektakulære og sjældne ikaitsøjler i Ikkafjorden i Sydgrønland. Til trods for, at mikroorganismer findes alle steder, er de kun lidt udforskede i Grønland. Der er lavet enkelte undersøgelser af mikroorganismer af danske og amerikanske forskere, men de få undersøgelser til trods er der alligevel fundet en række nye bakteriearter, som ikke er set andre steder. RESUMÉ Grønlands natur rummer mange kolde områder med en mængde mikroorganismer, som kan hjælpe os til bedre og mere miljøvenlige industrielle processer. Ikaitsøjler i Ikkafjorden har vist sig som et sandt biologisk skattekammer med en mængde nye bakteriearter og enzymer, men også indlandsisen og kolde kilder rummer mange hidtil ukendte organismer med store anvendelsespotentialer. Enzymer fra mikroorganismer, der gror i kolde økologiske nicher, har vist sig at skabe muligheder for nye processer inden for mejeri- og levnedsmiddelindustrien, tøjvask og bioteknologi. Selv om udvikling af kulde-aktive enzymer fra den grønlandske natur er både dyr, tidskrævende og risikobetonet, vil Grønland sandsynligvis kunne tjene penge på enzymerne, - småpenge måske, set i det store nationaløkonomiske perspektiv. Men man ved aldrig, måske giver den biologiske skattejagt gevinst en skønne dag? Ikkafjorden, en perle i Grønlands natur Forskere fra Københavns Universitet har i flere år arbejdet i Ikkafjorden nær Grønnedal og Ivittuut og har her fundet mange nye bakteriearter i de unikke, undersøiske søjler af ikait. Søjlerne, som står på bunden af Ikkafjorden, varierer meget i størrelse fra ganske få centimeter til over 20 meter i højden og flere meter i omkreds. Men alle søjlerne har dét tilfælles, at de består af ikait, og de- Peter Stougaard Ansat på Institut for Jordbrug og Økologi ved Københavns Universitet. Har ledet 8 ekspeditioner til Grønland og har indsamlet mikroorganismer fra mange kolde områder. Peter Stougaard har arbejdet med kulde-aktive bakterier og Foto: Tomas Bertelsen enzymer i over 10 år og har desuden 20 års erfaring med industrielle enzymer fra privat industri. 78 Tidsskriftet Grønland 2/2009

2 Ikkafjorden med de særegne ikaitsøjler. Søjlerne kan ses ved lavvande, og ifølge et gammelt sagn er søjlerne druknede nordboere. Foto: Richard Martin. res indre er meget basisk og ætsende med en ph værdi på over 10. Mineralet ikait er en vandholdig form for kalk, som er dannet ved udfældning af mineraler fra underjordiske ferskvandskilder, der har deres udspring på bunden af Ikkafjorden. Den indre struktur af søjlerne minder om porøs gasbeton med masser af små porer og kanaler, som kildevandet kan sive igennem. Men den høje ph er ikke den eneste ekstreme påvirkning. For temperaturen i søjlerne er den samme som vandtemperaturen i fjorden, dvs. 5-8 C om sommeren, hvor det er varmest, og lige under fryse- En dykker er ved at foretage målinger inde i ikaitsøjlerne. Data om temperatur, ph, saltholdighed måles og lagres i dataloggeren, som dykkeren har i sin venstre hånd. Foto: Jesper Kikkenborg. Tidsskriftet Grønland 2/

3 Ikaitsøjler med marine dyr udenpå. Søanemoner, søpunge, kalkrødalger og søpindsvin. Foto: Richard Martin. punktet om vinteren, hvor fjorden er dækket af /2 meter tyk is. Mineralet ikait kan findes mange steder på Jorden, men hele søjler bestående af ikait og med et koldt og basisk indre, det findes kun ét sted, - i Ikkafjorden. På trods af det ekstreme og ugæstfrie miljø vrimler ikaitsøjlerne med liv! Udenpå søjlerne findes en mængde marine dyr og planter som f.eks. søpindsvin, søpunge, søanemoner, kalkrødalger og tang. Inden i søjlerne findes en meget righoldig mikroflora, som mest består af bakterier, der er tilpasset de ekstreme forhold. Bakterierne og deres enzymer er tilpasset til lav temperatur og højt ph, og det er disse forhold, der har vakt mikrobiologernes store interesse. Bakterierne i ikaitsøjlerne kan opretholde neutralt ph inde i cellen, selv om det omgivne miljø er stærkt basisk. De producerer derfor to slags enzymer: én variant, der fungerer ved neutralt ph inde i cellen, og en anden slags, der er tilpasset det basiske miljø udenfor. Men begge slags enzymer er aktive ved lav temperatur. Det, at enzymerne er aktive ved temperaturer mellem f.eks. 0 C og 10 C, giver nogle store anvendelsesmæssige fordele. Mange industrielle processer i f.eks. levnedsmiddel-, vaskepulver- og bioteknologisk industri forløber i dag ved temperaturer på 20 C eller derover, men kunne med fordel udvikles til lave temperaturer, hvis de rette enzymer var til stede. Men de fleste af de enzymer, vi ken- 80 Tidsskriftet Grønland 2/2009

4 der i dag, er ikke aktive ved lave temperaturer, idet de er produceret af mikroorganismer, som er aktive ved stuetemperatur eller højere. Enzymerne fra ikaitsøjlernes bakterier er netop aktive ved lave temperaturer og kan derfor bruges til at udvikle nye kolde processer. Sådanne processer er mere hygiejniske, idet de forløber ved temperaturer, hvor f.eks. fordærvende bakterier ikke kan vokse, og pga. lavt brændselsforbrug til opvarmning er processerne mere miljøvenlige og økonomiske. Enzymer fra Ikkafjorden til mælk og vaskepulver Vi har gennem flere år forsket i ikait-bakterier, vi har beskrevet flere nye arter og slægter, og vi har isoleret nye kulde-aktive enzymer fra bakterierne. Ét af enzymerne, isoleret fra en ny bakterieslægt, kan bruges i levnedsmiddelindustrien. Enzymet laktase kan spalte mælkesukker, laktose, og kan bruges til fremstilling af laktosefri mælk. Mennesker i mange vestlige lande kan godt tåle mælk, mens mennesker i regioner uden tradition for kvæghold, f.eks. Asien, Afrika og Grønland, mangler enzymet laktase og kan derfor ikke tåle at drikke mælk, - de er laktoseintolerante. Men hvis man på forhånd spalter mælkesukker, kan laktoseintolerante mennesker godt drikke mælk og spise levnedsmidler med mælkepulver. De enzymer, man i dag bruger til fremstilling af laktosefri mælk, er imidlertid ikke aktive ved lav temperatur, og processen skal derfor forløbe ved stuetemperatur eller derover. Dette giver en let afsmag i forhold til frisk, normal mælk, men hvis processen var baseret på laktase-enzymet fra ikait-bakterien, kunne den forløbe ved 0 C til 10 C, og smagen ville forblive frisk. Umiddelbart lyder det måske underligt, at bakterierne fra ikait-søjlerne kan nedbryde mælkesukker, når der ikke er mælk i søjlerne. Men bakteriernes laktase-enzym er sandsynligvis ikke beregnet til at spalte mælkesukker. Bakterierne bruger måske i virkeligheden enzymet til at spalte sukre fra alger, som vokser på søjlerne, og som bakterierne kan bruge som føde? Andre enzymer kan ligeledes tjene til at skaffe føde til bakterierne ved at nedbryde store molekyler til små, som bakterierne derefter kan optage og bruge som næring. For nogle af enzymerne fra ikaitbakterierne kan ikke blot bruges til at skaffe mad til bakterierne, de er som skabt til vaskepulver, der netop har surhedsgraden ph 10. De enzymer, f.eks. amylaser, proteaser og lipaser, som bakterierne bruger til at spalte sukker, protein og fedt til mindre bestandsdele, kan vi bruge til at fjerne pletter på tøj. De vaskepulverenzymer, der anvendes i dag, bruges typisk til vask ved 30 C eller 40 C, men hvis man kunne finde enzymer, som var aktive ved 5 C til 10 C kunne man vaske tøj i koldt vand. Måske kan sådanne enzymer isoleres fra ikait-bakterier, som netop vokser ved temperaturer mellem 0 C og 8 C og ved ph 10? Skjulte skatte? Enzymer fra ikait-bakterier er blot ét eksempel på, at Grønland rummer biologisk diversitet, som kan anvendes i menneskets tjeneste. Vi har i søpølser i Ikkafjord fundet mulige kræfthæmmende stoffer, og i Sydgrøn- Ikaitsøjler minder om porøs gasbeton og kan saves over med en almindelig håndsav. Foto: Jesper Kikkenborg. Tidsskriftet Grønland 2/

5 Bakterier fra ikaitsøjler dyrket i laboratoriet. I dyrkningsmediet er tilsat et blåt farvestof, som viser de bakteriekolonier, der producerer laktase. Foto: Rudy Hemmingsen. land har vi fundet bakterier i kartoffelmarker, som kan hæmme væksten af svampe, der ellers ville tage livet af kartofler og andre afgrødeplanter. Amerikanske forskere har i borekerner fra indlandsisen isoleret nye bakteriearter med kulde-aktive enzymer. Og i Alaska er dannet et biotekfirma, Arctos Pharmaceuticals, der, som navnet siger, leder efter farmaceutiske stoffer i planter og andre organismer fra Alaska. Nogle af de stoffer, som Arctos har isoleret, kommer fra højarktiske planter, der producerer stoffer, som beskytter planterne mod UV. Hvis amerikanske planter producerer UV-beskyttende stoffer, så gør højarktiske, grønlandske planter det helt sikkert også! Vil det så sige, at Grønland kan glemme alt om olie og mineraler og i stedet skal fokucere på bioteknologi? Ganske vist er der store potentialer i udnyttelse af grønlandsk biodiversitet, men det er samtidigt dyrt, tidkrævende og risikobetonet. En vis indtjening kan man sikkert godt regne med, hvis Grønland vælger at gå ind i den bioteknologiske skattejagt. For Grønland har fat i den lange ende! Anvendelsen af biologisk diversitet er reguleret af Rio-Konventionen fra 1992, og Grønland vedtog i 2006 Landstinglov nr. 20 om Kommerciel og forskningsmæssig anvendelse af biologiske ressourcer. Loven betyder, at virksomheder og universiteter skal søge tilladelse, inden de kaster sig ud i projekter, der sigter mod anvendelse af biologiske ressourcer fra Grønland. Hvis projekterne får kommerciel karaktér og måske endda giver overskud, sikrer loven, at Grønland får en rimelig andel af den værdi, der skabes på baggrund af de grønlandske biologiske ressourcer. Set i et nationaløkonomisk perspektiv er det sikkert småpenge, som Grønland lige nu kan få ud af biotek, men omvendt, - med rettidig omhu, lidt investering og en god portion held, så kunne det jo være, at heldet tilsmilede Grønland. 82 Tidsskriftet Grønland 2/2009