Avayalik, eine felsige, flache und fast vegetationsfreie Insel nahe der Nordspitze von Labrador, Kanada, ist kein ideales Urlaubsziel. Nichtsdestotrotz ist das freie Gelände mit archäologischen Stätten übersät, die auf eine mehr als 1.500 Jahre alte menschliche Aktivität und Besiedlung schließen lassen.
Vor fast vier Jahrzehnten kehrte eine Expedition, die von William Fitzhugh, dem Direktor des Smithsonian Arctic Studies Center, gemeinsam geleitet wurde, mit einer Reihe von Artefakten aus Avayalik zurück, die von diesen prähistorischen Stätten geborgen wurden.
Darunter befanden sich Bartenbündel, ein borstenförmiges Filtersystem, das im Maul von Mysticeti-Walen gefunden wurde. Bei richtiger Behandlung ist Barten ein bemerkenswert flexibles Material - so sehr, dass einige Forscher es als „Plastik der Natur“ bezeichnen. Indigene Völker haben dieses biegsame Material unter anderem in Körbe gewebt und es zur Herstellung von Angelschnüren abgezogen. Während der kommerziellen Walfang-Ära wurde es sogar von Handwerkern in Korsetts und Sonnenschirme eingearbeitet.
Als Fitzhugh und seine Kollegen diese Proben von Avayalik studierten, waren sie sich nicht sicher, welche sie hatten. In ihrer Verwirrung ging es um mehr als den praktischen Zweck dieser Bartenbündel: Die alten Völker von Avayalik benutzten ihren Inhalt möglicherweise als Peitschen oder Bestandteile von Fallen, aber Details über die Substanz selbst waren rar.
Obwohl die Kälte das Material gut konserviert hatte, hatten sich die charakteristischen Muster verschlechtert und die Farben waren verblasst, so dass es fast unmöglich war festzustellen, von welcher Walart es stammte. Zu der Zeit dachte Susan Kaplan - jetzt die Direktorin des Perry-MacMillan Arctic Museum und des Arctic Studies Center in Bowdoin, aber dann eine mit Smithsonian verbundene Doktorandin -, sie könnte einen Weg finden, dies herauszufinden.
Baleen ist ein bemerkenswert flexibles Material - so sehr, dass einige Forscher es als „Plastik der Natur“ bezeichnen. Indigene Völker haben dieses biegsame Material unter anderem in Körbe gewebt und es zur Herstellung von Angelschnüren abgezogen. (Wikimedia Commons / Randall Wade Grant) "Es gab dieses schicke Ding, das man Elektronenmikroskop nennt", sagt Kaplan und bezieht sich auf ein leistungsstarkes Werkzeug, das neu bei Smithsonian erhältlich ist. Mithilfe der Elektronen-Raster-Mikroskopie, mit der vergrößerte Bilder im Nanobereich aufgenommen werden können, können Proben auf molekularer Ebene untersucht und manchmal manipuliert werden. Um herauszufinden, ob es hier helfen könnte, erhielt Kaplan die Erlaubnis, winzige Materialsplitter aus den Bartenproben zu extrahieren, die ihre Kollegen mitgebracht hatten. Sie legte diese winzigen - aber nicht ganz mikroskopischen - Proben vorsichtig in versiegelte und deutlich beschriftete Glasfläschchen. Sie erinnert sich: „Meine Frage an die Menschen lautete: Können Sie die Barten auf dem Scanmikroskop identifizieren? "
Es stellte sich heraus, dass sie es nicht konnten, aber Kaplans Vorbereitung zahlte sich immer noch aus - es dauerte nur viel länger als erwartet.
Jahrelang befand sich Kaplans Mustersammlung in Fitzhughs Büro, winzige Erinnerungen an Avayaliks noch nicht erzählte Geschichten. Hier hätten sie sich möglicherweise aufgehalten, wenn Caroline Solazzo, Molekularbiologin am Smithsonian Museum Conservation Institute, Fitzhugh nicht mit einer anderen Möglichkeit angesprochen hätte, eine Technik, die möglicherweise erfolgreich war, wenn das Elektronenmikroskop zu kurz gekommen wäre.
Solazzos vorgeschlagene Methode ist als Peptidmassen-Fingerprinting bekannt. Es ist ein Ansatz, bei dem Proteine in kürzere Aminosäureketten zerlegt werden. Wenn Sie wissen, wonach Sie suchen, können Sie auf ein bestimmtes Protein abzielen und dabei nach bekannten molekularen Biomarkern Ausschau halten, mit denen Sie dessen Quelle identifizieren können. Unter anderem ist es sowohl billig als auch schnell, insbesondere im Vergleich zu konventionellerer DNA-Analyse, die angesichts des Abbaus alter Proben, wie sie aus Labrador gewonnen wurden, auf jeden Fall fast unmöglich gewesen wäre. "DNA ist ein viel umständlicherer Prozess", sagt Fitzhugh. "Es ist teuer. Es ist Verschmutzungen ausgesetzt, und solche Dinge. “
Baleen ist ein Borstenfiltrationssystem, das im Maul von Mysticeti-Walen vorkommt. (Wikimedia Commons / John Schell) Baleen passte sehr gut zu dieser Methode, da sie, wie Solazzo erklärt, „hauptsächlich aus einer Proteinart besteht: Alpha-Keratin. Es ist dieselbe Familie von Proteinen, die in Haaren, Nägeln, Hupen und Hufen vorkommt. “In diesem Licht glaubte sie, dass es möglich sein könnte, die Proben, die Kaplan lange zuvor archiviert hatte, endgültig zu identifizieren.
Wie sich herausstellte, hatte Solazzo recht. In einem kürzlich von der Open-Access-Zeitschrift PLOS ONE veröffentlichten Artikel schreiben sie und ihre Mitautoren, dass sie die Fingerabdrucktechnik erfolgreich auf 29 fragmentarische Proben angewendet hat und feststellte, dass die überwiegende Mehrheit von Grindwalen stammte. Bowheads sind in arktischen und subarktischen Gewässern, einschließlich vor der Küste Labradors, relativ häufig anzutreffen. Sie haben auffallend eigenartige Kieferlinien, die einem krummen Lächeln ähneln, wenn der Mund geschlossen ist. Obwohl sie während des goldenen Zeitalters des europäischen Walfangs stark gefischt wurden - und wie es scheint, auch in der weit entfernten Vergangenheit -, gelten sie heute als eine Art von geringer Besorgnis.
Solazzos Erfolg ist eine bemerkenswerte Leistung, zum Teil, weil er die Vorteile des Peptidmassen-Fingerabdrucks im Allgemeinen belegt.
Dieser Blickwinkel beeindruckte auch William Cioffi, einen Doktoranden, der sich mit Fragen des Walschutzes an der Duke University befasste. "Es sieht nach einer großartigen Technik aus", sagte Cioffi, nachdem er das Papier durchgesehen hatte. "Wenn Sie Proben haben, von denen Sie keine DNA erhalten können, ist dies eine großartige Möglichkeit, Informationen über Arten zu erhalten."
Während die Ergebnisse von Solazzos Analysen für sich genommen faszinierend sind, können sie die Tür für noch wichtigere zukünftige Arbeiten öffnen. Sie räumt ein, dass „die Technik destruktiv ist, obwohl wir sehr wenig Material brauchen“. Dementsprechend kann es schwierig sein, einige der Artefakte in den Smithsonian-Sammlungen zu analysieren, auch wenn es hilfreich wäre, mehr über die darin enthaltenen Tierreste zu erfahren.
"Es gibt viele Barten in kleinen Stücken oder in Artefakten (oben: Korb aus Barten), die archäologisch interessant sind, aber es gibt auch viele dieser Informationen über die Umwelt und die Biologie, die dort eingeschlossen sind", sagt William Fitzhugh . (Abteilung für Anthropologie, NMNH) Nachdem Solazzo gezeigt hat, dass es möglich ist, Walarten aus Barten zu identifizieren, sagt er: "Jetzt haben wir ein neues Werkzeug, um diese Sammlungen zu untersuchen."
Solazzos Erfolg ist jedoch mehr als ein Proof-of-Concept: Wie sie und ihre Mitautoren feststellen, könnte er auch direkter zu den laufenden Erhaltungsbemühungen beitragen. Indem wir verstehen, welche Arten von Walen in einer bestimmten Region zu bestimmten Zeitpunkten in der Vergangenheit gejagt wurden, können wir besser verstehen, wie sich die Populationen im Laufe der Zeit verändert haben.
"Wir versuchen immer noch zu verstehen, wie diese beiden Populationen - die Bugkopfpopulation und die Population der rechten Wale - dezimiert wurden, als sie dezimiert wurden und wie ihre ursprüngliche Populationsgröße gewesen sein könnte", sagt Andrew J. Reid, Professor von Meeresbiologie bei Duke (und Cioffis Berater). "Jeder Einblick in den frühen Walfang nach Kontaktaufnahme in Europa oder sogar in den Walfang vor Kontaktaufnahme mit den Ureinwohnern ist in dieser Hinsicht hilfreich."
Vielleicht noch wichtiger ist, dass Baleen andere Geschichten zu erzählen hat. In ihrer Arbeit stellen Solazzo und ihre Mitautoren fest, dass Baleen möglicherweise Hinweise auf den Klimawandel und andere Umweltprobleme enthält. Fitzhugh ging auf diesen Punkt im Gespräch ein und verglich das Potenzial des Materials mit dem von Eisbohrkernen. Dies kann uns dabei helfen, die atmosphärischen Werte zu verfolgen, die hunderttausende von Jahren zurückreichen.
"Baleen wächst und es enthält Umweltsignaturen, wenn es wächst und diese zu Baleen einfriert", sagt er. „Wenn Sie diese großen Grindwale haben, von denen wir jetzt wissen, dass sie ein paar hundert Jahre alt sind, haben wir jetzt diese großartigen Umweltrekorde. Es ist wie ein Archiv der Verschmutzung, der Wassertemperatur, des Salzgehalts und vieler Dinge, die wir in der Vergangenheit über die Umwelt wissen müssen. “
Cioffi schlug ebenfalls vor, dass das Papier zum Teil aufregend sei, weil es uns helfen könnte, noch mehr über diese langen toten Wale und das Wasser, durch das sie schwimmen, herauszufinden. "Es gibt viele Barten in kleinen Stücken oder in Artefakten, die archäologisch interessant sind, aber es gibt auch viele dieser Informationen über die Umwelt und die Biologie, die dort eingeschlossen sind", sagt er. "Es ist ein großes kleines Fenster in die Vergangenheit, in einer Weise, dass wir diese Art von biologischen Daten jetzt nicht bekommen können."
Während solche Entdeckungen mit der Zeit kommen könnten, schlägt Fitzhugh vor, dass das, was wir bereits gelernt haben, das wahre Potenzial von Museen widerspiegelt.
"Wenn Sie Dinge sammeln, wissen Sie wirklich nicht, wozu sie später dienen könnten", sagt er. „Wenn Sie Dinge nur für einen bestimmten Bedarf sammeln, den Sie gerade haben, haben Sie oft nicht die Materialien, die Sie benötigen, wenn neue Techniken entwickelt werden, um sie zu untersuchen oder herauszufinden. Es ist also ein guter Fall, dass alte Sammlungen im Smithsonian aufgrund neuer wissenschaftlicher Techniken, die entwickelt wurden, um sie zu untersuchen und zu analysieren, wertvoll werden. “
Kaplan ist derweil mit den Ergebnissen zufrieden. "Es ist so schön, die Bartenarbeit in gedruckter Form zu sehen", sagt sie. Nach all den Jahren denkt sie wieder an Avayalik. Sie hofft sogar auf eine baldige Rückreise. Wir müssen noch viel aus den Artefakten lernen, die wir bereits haben, aber es gibt noch viel mehr zu entdecken.
