Klippete, flate og alt utenom vegetasjon, Avayalik, en øy nær den nordlige spissen av Labrador, Canada, er ingen perfekte feriemål. Ikke desto mindre er det ekstra terrenget pepret med arkeologiske steder som antyder menneskelig aktivitet og bolig som går tilbake til mer enn 1500 år.
For snart fire tiår siden returnerte en ekspedisjon som ble administrert av William Fitzhugh, direktør for Smithsonian's Arctic Studies Center, fra Avayalik med en rekke gjenstander som ble gjenvunnet fra de forhistoriske stedene.
Blant dem var bunter med bale, et mystisk filtreringssystem som ble funnet i munnen på Mysticeti-hval. Når den behandles riktig, er balen et bemerkelsesverdig fleksibelt materiale - så mye at noen forskere omtaler det som “naturens plast.” Urfolk har blant annet vevd dette bøyelige materialet i kurver og strippet det for å lage fiskelinjer. I løpet av den kommersielle hvalfangsttiden, ville håndverkere til og med innlemme den i korsetter og parasoller.
Fitzhugh og kollegene studerte disse prøvene fra Avayalik, men kunne ikke være sikre på hva de hadde. Deres forvirring handlet om mer enn det praktiske formålet med disse baleenbuntene: De gamle menneskene i Avayalik kan ha brukt innholdet som surringer eller komponenter i feller, men detaljene om stoffet i seg selv var knappe.
Selv om kulden hadde bevart materialet godt, hadde særegne mønstre blitt degradert og fargene ble falmet, noe som gjorde det helt umulig å bestemme hvilken hvalart den hadde kommet fra. På den tiden tenkte Susan Kaplan - nå direktør for Bowdoins Perry-MacMillan arktiske museum og Arctic Studies Center, men da en Smithsonian-tilknyttet doktorgradsstudent - hun kunne ha en måte å finne ut av.
Baleen er et bemerkelsesverdig fleksibelt materiale - så mye at noen forskere omtaler det som “naturens plast.” Urfolk har blant annet vevd dette bøyelige materialet i kurver og strippet det for å lage fiskelinjer. (Wikimedia Commons / Randall Wade Grant) "Det var denne fancy saken som ble kalt et mikroskop for elektronskanning, " sier Kaplan, og viser til et kraftig verktøy som nylig var tilgjengelig på Smithsonian. Elektronscanningsmikroskopi, som er i stand til å gjengi forstørrede bilder av nanoskalaen, brukes til å undersøke - og noen ganger manipulere - prøver på molekylært nivå. I et forsøk på å finne ut om det kunne hjelpe her, fikk Kaplan tillatelse til å trekke ut små biter av materiale fra balenprøvene som hennes medforskere hadde brakt tilbake. Hun plasserte forsiktig de små, men ikke helt mikroskopiske, prøvene i forseglede og tydelig merkede glassflasker. Mens hun husker: ”Mitt spørsmål til folk var: Kan du identifisere [arten til] balen på skannemikroskopet? ”
Det viste seg at de ikke kunne det, men Kaplans forberedelser lønnet seg fortsatt - det tok bare mye lenger tid enn forventet.
I årevis forble Kaplans eksempelsamling på Fitzhughs kontor, bittesmå minnesmerker om Avayaliks fortsatt ufortalte historier. Det var der de kan ha oppholdt seg, hvis Caroline Solazzo, en molekylærbiolog ved Smithsonian's Museum Conservation Institute, ikke hadde henvendt seg til Fitzhugh med en annen mulighet, en teknikk som kan lykkes der elektronskanningsmikroskopet hadde falt kort.
Solazzos foreslåtte metode er kjent som peptidmasse fingeravtrykk. Det er en tilnærming som innebærer å bryte proteiner ned i kortere aminosyrekjeder. Hvis du vet hva du leter etter, kan du målrette deg mot et spesifikt protein og holde øye med kjente molekylære biomarkører som lar deg identifisere kilden. Blant annet er det både billig og raskt, spesielt sammenlignet med mer konvensjonell DNA-analyse, som i alle fall ville vært nesten umulig, gitt nedbrytningen av eldgamle prøver som de som ble utvunnet fra Labrador. "DNA er en mye mer tungvint prosess, " sier Fitzhugh. "Det er dyrt. Det er forurenset, og ting som dette. ”
Baleen er et mystisk filtreringssystem som finnes i munnen på Mysticeti hvaler. (Wikimedia Commons / John Schell) Baleen passet veldig godt på metoden, siden Solazzo forklarer at den "hovedsakelig er laget av en type proteiner: alfa-keratin. Det er den samme familien proteiner som finnes i hår, spiker, horn, hov. ”I det lyset trodde hun at det kunne være mulig å endelig identifisere prøvene som Kaplan hadde arkivert lenge før.
Som det viste seg var Solazzo riktig. I en artikkel som nylig ble publisert av open access-tidsskriftet PLOS ONE, skriver hun og hennes medforfattere at hun med hell benyttet fingeravtrykksteknikken på 29 fragmentariske prøver, og fant ut at de aller fleste kom fra buehval. Relativt vanlige i arktiske og sub-arktiske farvann, inkludert de utenfor Labrador-kysten, har buehoder påfallende særegne kjever som ligner tegneserievis skjevt smil når munnen er lukket. Selv om de ble fisket tungt i den europeiske hvalfangstens gullalder - og det ser ut til også i den langt fjernere fortid - anses de som en art med lite bekymring i dag.
Solazzos suksess er en slående prestasjon, delvis fordi den vitner om fordelene med peptidmasse fingeravtrykk mer generelt.
Den vinkelen imponerte også William Cioffi, en doktorgradsstudent som arbeidet med spørsmål knyttet til hvalvern ved Duke University. "Det ser ut som en flott teknikk, " sa Cioffi etter å ha gjennomgått avisen. "Hvis du har prøver du ikke kan få DNA fra, ser det ut som en fin måte å få informasjon om arter på."
Selv om resultatene av Solazzos analyser er fascinerende i seg selv, kan de åpne for enda viktigere fremtidig arbeid. Som hun erkjenner, “[T] er teknikken ødeleggende, selv om vi trenger veldig lite” materiale. Følgelig kan det være vanskelig å analysere noen av gjenstandene i Smithsonians samlinger, selv om det ville være nyttig å vite mer om dyrestammene som er innlemmet i dem.
"Det er mye baleen i små biter, eller innlemmet i gjenstander (over: kurv laget av baleen) som er interessant arkeologisk, men det er mye av denne informasjonen om miljø og biologi som er fanget der også, " sier William Fitzhugh . (Antropologiavdelingen, NMNH) Etter å ha vist at det er mulig å identifisere hvalarter fra bale, sier Solazzo, "Nå har vi et nytt verktøy for å studere disse samlingene."
Solazzos suksess er imidlertid mer enn et bevis på konsept: Som hun og hennes medforfattere bemerker, kan det også bidra mer direkte til pågående bevaringsinnsats. Ved å hjelpe oss med å forstå hvilke typer hvaler som ble jaget i en gitt region på bestemte punkter i fortiden, kunne det gi oss en bedre forståelse av hvordan bestander har endret seg over tid.
"Vi prøver fortsatt å forstå hvordan begge disse populasjonene - buehudbestanden og høyre hvalbestand - ble desimert, når de ble desimert, og hva deres opprinnelige befolkningsstørrelse kan ha vært, " sier Andrew J. Reid, professor i marinbiologi hos Duke (og Cioffis rådgiver). "Enhver innsikt i hvalfangst etter europeisk hvalfangst etter kontakt eller til og med pre-kontakt hvalfangst av hvalfangst er nyttig i den forbindelse."
Kanskje enda viktigere er at baleen kan ha andre historier å fortelle. I artikkelen bemerker Solazzo og hennes medforfattere at balen effektivt kan kode bevis for klimaendringer og andre miljøspørsmål. Ved å utvide på dette punktet i samtalen, sammenlignet Fitzhugh materialets potensiale med det med iskjerner, noe som kan hjelpe oss med å spore atmosfæriske nivåer som dateres hundretusenvis av år tilbake.
"Baleen vokser og den inneholder miljøunderskrifter når den vokser og fryser dem til baleen, " sier han. Når du har disse store buehvalene som vi nå vet er et par hundre år gamle, har vi nå disse flotte miljøprotokollene. Det er som et arkiv med forurensning, vanntemperatur, saltholdighet, alle slags ting vi trenger å vite om miljøet i fortiden. ”
Cioffi antydet på samme måte at papiret delvis var spennende, fordi det kan hjelpe oss å finne ut mer om disse lange døde hvalene og vannet de svømmer gjennom. "Det er mye balen i små biter, eller innlemmet i gjenstander som er interessante arkeologisk, men det er mye av denne informasjonen om miljø og biologi som er fanget der også, " sier han. "Det er et flott lite vindu inn i fortiden, på en måte som vi ikke kan få den typen biologiske data nå."
Mens slike funn kan komme i tide, antyder Fitzhugh at det vi allerede har lært taler til museets reelle potensiale.
"Når du samler ting vet du egentlig ikke hva deres formål kan være senere, " sier han. “Hvis du samler ting bare for et bestemt behov du har akkurat nå, har du ofte ikke materialene du trenger å bruke når nye teknikker blir utviklet for å studere dem eller finne ut av dem. Så dette er et godt tilfelle av at gamle samlinger ved Smithsonian blir verdifulle på grunn av nye vitenskapelige teknikker som er utviklet for å studere og analysere dem. ”
Kaplan er i mellomtiden fornøyd med funnene. "Det er så koselig å se baleen fungere på trykk, " sier hun. Etter alle disse årene synes hun seg tenke på Avayalik igjen. Hun håper til og med å ta en tur / retur snart. Vi har fremdeles mye å lære av gjenstandene vi allerede har, men det er mange flere som ennå er oppdaget.
