Avayalik, een eiland vlak bij de noordpunt van Labrador, Canada, is rotsachtig, vlak en vrijwel vrij van vegetatie en niemand is de ideale vakantiebestemming. Desalniettemin is het ongerepte terrein doorspekt met archeologische vindplaatsen die menselijke activiteit en bewoning suggereren die meer dan 1500 jaar oud zijn.
Bijna vier decennia geleden keerde een expeditie, gezamenlijk beheerd door William Fitzhugh, directeur van het Arctische Studies Centre van het Smithsonian, terug uit Avayalik met een reeks artefacten hersteld van die prehistorische locaties.
Onder hen waren bundels baleen, een borstelig filtersysteem dat in de monden van Mysticeti-walvissen werd gevonden. Wanneer het op de juiste manier wordt behandeld, is baleen een opmerkelijk flexibel materiaal - zozeer zelfs dat sommige onderzoekers het 'natuurplastic' noemen. Inheemse volkeren hebben dit plooibare materiaal onder andere in manden geweven en gestript om vislijnen te maken. Tijdens het commerciële walvisjachttijdperk zouden ambachtslieden het zelfs opnemen in korsetten en parasols.
Fitzhugh en zijn collega's bestudeerden die monsters van Avayalik echter niet zeker wat ze hadden. Hun verwarring ging over meer dan het praktische doel van die baleense bundels: de oude volkeren van Avayalik hebben hun inhoud misschien gebruikt als sjorren of als componenten van vallen, maar details over de stof zelf waren schaars.
Hoewel de kou het materiaal goed had bewaard, waren onderscheidende patronen afgenomen en waren de kleuren vervaagd, waardoor het vrijwel onmogelijk was om te bepalen uit welke walvissoort het afkomstig was. Destijds dacht Susan Kaplan - nu directeur van Bowdoin's Perry-MacMillan Arctic Museum en Arctic Studies Centre, maar vervolgens een aan Smithsonian gelieerde promovendus - misschien wel een manier om erachter te komen.
Baleen is een opmerkelijk flexibel materiaal - zozeer zelfs dat sommige onderzoekers het 'natuurplastic' noemen. Inheemse volkeren hebben dit plooibare materiaal onder meer in manden geweven en gestript om vislijnen te maken. (Wikimedia Commons / Randall Wade Grant) "Er was iets speciaals genaamd een elektronen scanning microscoop, " zegt Kaplan, verwijzend naar een krachtig hulpmiddel dat nieuw verkrijgbaar is bij het Smithsonian. Elektronen scanning microscopie, in staat om vergrote afbeeldingen op nanoschaal te maken, wordt gebruikt om specimens op moleculair niveau te onderzoeken - en soms te manipuleren. In een poging om erachter te komen of het hier zou kunnen helpen, kreeg Kaplan toestemming om kleine stukjes materiaal te extraheren uit de baleenstalen die haar collega-onderzoekers hadden teruggebracht. Ze plaatste die minuscule - maar niet helemaal microscopische - monsters zorgvuldig in verzegelde en duidelijk geëtiketteerde glazen flesjes. Zoals ze zich herinnert: “Mijn vraag aan mensen was: kun je [de soort van de] baleen op de scanmicroscoop identificeren? ”
Het bleek dat ze het niet konden, maar de voorbereiding van Kaplan loonde nog steeds - het duurde gewoon veel langer dan verwacht.
Jarenlang bleef de monstercollectie van Kaplan in het kantoor van Fitzhugh, kleine aandenkens aan de nog onvertelde verhalen van Avayalik. Daar zouden ze misschien zijn gebleven, als Caroline Solazzo, een moleculair bioloog bij het Smithsonian's Museum Conservation Institute, Fitzhugh niet met een andere mogelijkheid had benaderd, een techniek die zou kunnen slagen waar de elektronen scanning microscoop tekortschoot.
Solazzo's voorgestelde methode staat bekend als peptidemassafdrukken. Het is een benadering waarbij eiwitten worden afgebroken in kortere aminozuurketens. Als je weet waar je naar op zoek bent, kun je je richten op een specifiek eiwit, en let je op bekende moleculaire biomarkers waarmee je de bron kunt identificeren. Het is onder andere zowel goedkoop als snel, vooral in vergelijking met meer conventionele DNA-analyse, die in elk geval bijna onmogelijk zou zijn geweest, gezien de degradatie van oude monsters zoals die uit Labrador. "DNA is een veel omslachtiger proces", zegt Fitzhugh. "Het is duur. Het is onderhevig aan besmetting en dergelijke dingen. '
Baleen is een krachtig filtersysteem dat wordt aangetroffen in de mond van Mysticeti-walvissen. (Wikimedia Commons / John Schell) Baleen paste goed in de methode, omdat, zoals Solazzo uitlegt, het 'meestal wordt gemaakt van één type eiwit: alfa-keratine. Het is dezelfde familie eiwitten in haar, nagel, hoorn, hoef. 'In dat licht dacht ze dat het mogelijk zou kunnen zijn om eindelijk de monsters te identificeren die Kaplan lang daarvoor had gearchiveerd.
Het bleek dat Solazzo gelijk had. In een artikel dat onlangs is gepubliceerd door het open access-tijdschrift PLOS ONE, schrijven zij en haar co-auteurs dat ze met succes de vingerafdruktechniek heeft toegepast op 29 fragmentarische monsters, en ontdekte dat de overgrote meerderheid afkomstig was van Groenlandse walvissen. Relatief gebruikelijk in arctische en subarctische wateren, inclusief die voor de kust van Labrador, hebben bowheads opvallend eigenaardige kaaklijnen die lijken op cartoonachtig kromme glimlachen wanneer hun mond gesloten is. Hoewel ze zwaar werden bevist tijdens de gouden eeuw van de Europese walvisvaart - en, zo lijkt het ook, in het verre verleden, worden ze tegenwoordig als een soort van zorg beschouwd.
Het succes van Solazzo is een opvallende prestatie, gedeeltelijk omdat het getuigt van de voordelen van peptidemassa-vingerafdrukken in het algemeen.
Die invalshoek maakte ook indruk op William Cioffi, een promovendus die werkt aan kwesties met betrekking tot het behoud van walvissen aan de Duke University. "Het ziet eruit als een geweldige techniek, " zei Cioffi na het lezen van de krant. "Als je monsters hebt waar je geen DNA uit kunt halen, lijkt het een goede manier om informatie over soorten te krijgen."
Hoewel de resultaten van Solazzo's analyses op zichzelf al fascinerend zijn, kunnen ze de deur openen voor nog belangrijker toekomstig werk. Zoals ze erkent, "[T] hij techniek is destructief, hoewel we heel weinig nodig hebben" materiaal. Dienovereenkomstig kan het analyseren van enkele van de artefacten in de collecties van het Smithsonian een lastige propositie zijn, zelfs als het nuttig zou zijn om meer te weten te komen over de dierlijke resten die erin zijn verwerkt.
"Er is veel baleen in kleine stukjes, of opgenomen in artefacten (hierboven: mand gemaakt van baleen) die archeologisch interessant is, maar er is veel van deze informatie over milieu en biologie daar ook in opgesloten", zegt William Fitzhugh . (Afdeling Antropologie, NMNH) Solazzo heeft aangetoond dat het mogelijk is om walvissoorten uit baleen te identificeren, "Nu hebben we een nieuw hulpmiddel om die collecties te bestuderen."
Het succes van Solazzo is echter meer dan een proof of concept: zoals zij en haar co-auteurs opmerken, kan het ook directer bijdragen aan voortdurende inspanningen voor natuurbehoud. Door ons te helpen begrijpen welke soorten walvissen op bepaalde punten in het verleden op een bepaald gebied werden gejaagd, zou het ons een beter inzicht kunnen geven in hoe populaties in de loop van de tijd zijn veranderd.
"We proberen nog steeds te begrijpen hoe beide populaties - de populatie en de juiste walvispopulatie - werden gedecimeerd, toen ze werden gedecimeerd, en wat hun oorspronkelijke populatiegrootte zou kunnen zijn geweest", zegt Andrew J. Reid, professor marine biology bij Duke (en Cioffi's adviseur). "In dit verband is enig inzicht in de vroege Europese walvisvangst na het contact of zelfs de pre-contact met walvisvangst nuttig."
Misschien nog belangrijker is dat Baleen andere verhalen te vertellen heeft. In hun artikel merken Solazzo en haar co-auteurs op dat baleen effectief bewijs van klimaatverandering en andere milieuproblemen kan coderen. In aansluiting op dat punt in het gesprek vergeleek Fitzhugh het potentieel van het materiaal met dat van ijskernen, die ons kunnen helpen atmosferische niveaus van honderdduizenden jaren te volgen.
"Baleen groeit en het neemt omgevingshandtekeningen op terwijl het groeit en bevriest die in baleen, " zegt hij. “Wanneer je deze grote Groenlandse walvissen hebt waarvan we nu weten dat ze een paar honderd jaar oud zijn, hebben we nu deze geweldige milieurecords. Het is als een archief van vervuiling, van watertemperatuur, zoutgehalte, allerlei dingen die we in het verleden over het milieu moeten weten. '
Cioffi suggereerde ook dat de krant gedeeltelijk opwindend was, omdat het ons misschien kan helpen om nog meer te weten te komen over deze lang gestorven walvissen en de wateren waardoor ze zwemmen. "Er is veel baleen in kleine stukjes, of opgenomen in artefacten die archeologisch interessant zijn, maar er is ook veel van deze informatie over milieu en biologie gevangen, " zegt hij. "Het is een geweldig klein venster in het verleden, op een manier dat we dat soort biologische gegevens nu niet kunnen krijgen."
Hoewel dergelijke ontdekkingen op tijd kunnen komen, suggereert Fitzhugh dat wat we al hebben geleerd spreekt tot het echte potentieel van musea.
"Als je dingen verzamelt, weet je echt niet wat hun doel later zou kunnen zijn", zegt hij. “Als je spullen verzamelt alleen voor een specifieke behoefte die je nu hebt, heb je vaak niet de materialen die je moet gebruiken wanneer nieuwe technieken worden ontwikkeld om ze te bestuderen of uit te zoeken. Dit is dus een goed voorbeeld van het feit dat oude collecties bij het Smithsonian waardevol worden vanwege nieuwe wetenschappelijke technieken die zijn ontwikkeld om ze te bestuderen en te analyseren. ”
Kaplan is ondertussen tevreden met de bevindingen. "Het is zo leuk om de baleen in druk te zien werken, " zegt ze. Maar na al die jaren denkt ze dat ze weer aan Avayalik denkt. Ze hoopt zelfs binnenkort een terugreis te maken. We moeten nog veel leren van de artefacten die we al hebben, maar er zijn er nog veel meer te ontdekken.
