Working with antibiotic resistance and microplastics at NORCE at my internship

Written by Eirill Spadoni, bachelor student at department of arctic and marine biology.

Microplastic pollution has become a serious issue in the last decades, impacting the health of entire ecosystems as well as our own. The roughened surface of down-graded plastic particles released into the waters makes them potential growth sites for bacteria to reproduce and easily transfer genetic material to each other, facilitating the emergence and spread of antibiotic resistant strains.

Antibiotics are limited and old ones are gradually meeting more and more resistant strains due to the careless use and disposal of antibiotics. As a result, as we go forward, we may find ourselves unable to cure even the most common bacterial infections.

The project I have been assigned consists of studying the effect of different types of microplastic on the antibiotic resistance of a common bacterium.

Me at the NORCE lab in Tromsø. Photo: private.

My task is to transform and grow bacteria with particles of nylon, a plastic polymer unfortunately very commonly found in our environment, and observe how its presence affects the antibiotic resistance of the bacterium Acinetobacter baylyi. These past weeks I was taught techniques to carry out the experiments. To get some practice before starting the actual experiments, we ran some control experiments without using microplastics. We started from basic things, like the preparation of LB (Lysogeny Broth) medium, a nutrient solution in which bacteria can multiply, and agar plates, gelatinous disks essential for the in-lab growth of bacterial colonies. Although these are very simple (and essential) procedures, they were new to me: during laboratory sessions at the university, all material had been previously prepared for us. As some of the plates contained antibiotics to allow only the bacteria with the resistance gene to grow, we were taught how to properly handle and dispose of them, along with other biohazardous waste, and about the importance of risk assessments.

We learned how to maintain a sterile environment by using laminar hoods, gas burner and the autoclave. Photo: private.

At the same time, we learned of more complex procedures, such as DNA extraction, where bacteria are treated with different chemicals to dissolve their membrane and remove everything other than the DNA containing the antibiotic resistance gene to be transferred to the other strain of bacteria.

The next step of the experiment was to grow overnight cultures of bacteria. I learned that bacteria can survive temperatures of -80C degrees (!), as they are stored for further use. In this case, we took frozen bacteria left from a previous run of the same experiments and suspended them in LB medium to allow them to grow. These were successively mixed with the extracted DNA to induce them to take up the antibiotic resistance genes in a process called transformation. I was familiar with the technique, as I had done it before in a molecular biology lab, but it was interesting to use the protocol provided along the material kit.

Once the bacteria had taken the resistance genes, we made different diluted solutions. This was also something I was familiar with from some microbiology labs I had had in year 2 of the bachelor program. But repeating it and doing it independently made me gain more confidence in the procedure.

After some days we counted the colonies. The colony counting was done using a different technique that the one I was used to. Where they were too many, only a portion was counted. The colonies were big enough to be counted without using a microscope and I used instead a clicker I had never seen before.

Lately I’ve also had the opportunity to observe and help with another related project that aims to observe the difference in antibiotic resistance related to the presence of microplastics in compost and manure from Italy and Norway. The two countries have different regulations related to the use of antibiotics in farming and plastic disposal, as well as (probably) different bacteria strains and different climate. This allows us to study whether the temperature also plays a role in the antibiotic resistance spread. The samples for the experiments in Tromsø are taken from Holt and a local farm. Both compost and manure are combined with microplastics and antibiotics to be analyzed and the presence of different bacteria measured and compared to the data coming from Italy.

My tasks in this project were pretty basic: transferring samples to testing tubes and rinsing them to make them ready to be analyzed, but I enjoyed learning about this different project. I found particularly interesting how institutions from different parts of the world can cooperate on one project for a common important goal!

This internship at NORCE is part of the UiT course BIO-2014 Praksis i næringslivet for biologistudenter.

Første inntrykk fra praksis i SALT, Svolvær

Skrevet av Victoria Eggen, masterstudent ved institutt for arktisk og marin biologi.

Tenk å få lov til å redde havet og i tillegg få studiepoeng da!

Så lenge jeg kan huske har mitt kall i livet vært livet i havet. Fra jeg var 15 år var jeg oppslukt av dykking og alt som levde på bunnen. Det har ført til at jeg valgte å studere marin biologi. Ofte får jeg en liten bakoversveis over hvor lite den norske befolkningen vet om havet, kysten og alt som vi er så avhengig av. Har derfor vært veldig engasjert i kunnskapsformidling og det å hjelpe folk å skape en relasjon til havet.

Jeg visste at SALT var nettopp en sånn bedrift. Nytenkende, engasjert og utrolig god på å koble den akademiske verden til samfunnet. Det hjelper jo ikke om det sitter tusen forskere som vet at marin forsøpling øker, oksygennivået minker og arter er truet, hvis ingen andre vet det. Jeg var veldig interessert i hvordan jeg kunne bruke den kunnskapen jeg allerede sitter med til noe vettug og bidra til den forvaltningen vi sårt trenger.

En firbent kollega med lodden pels. Foto: privat.

Mine første dager ble jeg tatt imot med åpne armer. Med eget kontor, felles morgenkaffe og lunsj og utrolig mange fine mennesker med ulik bakgrunn og høy kompetanse. Og det aller beste: en firbent kollega med lodden pels. Jeg fikk vite mer om de ulike prosjektene som var i gang som jeg skulle få være med på. Jeg skulle jobbe med to ulike områder; marin forvaltning og marin forsøpling.

Det første prosjektet jeg satt meg inn i var havplastmodellen, interaksjon av søppel mellom strand og sjø. Her skal vi lage en måte å få bedre tiltak mot marin forsøpling. Det skal vi gjøre ved bruk av havstrømsmodeller, overvåke værets påvirkning av tilsig og identifisere lokale søppelkilder sånn at man kan forbygge dette i fremtiden.

Vi hadde feltarbeid 2 ganger annen hver uke. SALT har merket like typer marin forsøpling med GPS tagger sånn at vi kan spore om søppelet forflytter seg på stranden eller om det igjen blir slukt av havet.

Samling og merking av søppel. Foto: privat

Her registrer vi hva vi har funnet og samler opp søppelet, samtidig som vi merker allerede markerte gjenstander med GPS. Dette er en mark-recapture datainnsamlings metode som er ellers brukt mye i økologi. Jeg synes det var veldig interessant å kunne relatere min økologi bakgrunn til marin forsøpling på den måten. Uavhengig om det forskes på planter, fugler eller plastikk-biter er den vitenskapelige metoden lik.

Når jeg ikke plasket rundt i gummistøvler med hendene fulle av søppel, satt jeg her.

Kontorplassen min. Foto: privat.

Mitt andre prosjekt var kunnskapsplanlegging rundt sjøareal. Her fikk jeg undersøke hvordan ulike arter må ha det rundt seg for å kunne leve og hvordan man skal skape bærekraftig havbruksproduksjon uten å skade økosystemet. Med andre ord = superhelt i forkledning. Her fikk jeg brukt min kompetanse i marin økologi, litteraturstudier og kildekritikk. Samtidig er det gull verdt å få erfaring innen en bransje så stor som havbruksnæring og hva slags påvirkning det har på økosystemet.

Innimellom fikk jeg være flue på veggen på mange spennende møter og  presentasjoner, utspurt alle ansatte om masse rart og blitt kjent med mulighetene som finnes i en slik konsulentvirksomhet. Jeg fikk i tillegg gleden av å spise middag med både havnesjefer, ordførere og fiskeridirektøren. Hvem hadde trodd at jeg skulle sitte å «small-talk’e» om røyefiske på Ringvassøy med en tidligere stortingspolitiker.

Denne praksiserfaringen har gitt meg innsikt i arbeidslivet på godt og vondt. Jeg har funnet ut at det handler mye om hvordan du er som person og hvilke jobber som gir det det du trenger i hverdagen. Selv om kontorlivet kan virke litt stillesittende, gjør spennende arbeidsoppgaver og engasjerte kollegaer dagene veldig morsom. Det å jobbe med prosjektarbeid er varierende og givende i den grad du faktisk er ute i verden og gjør noe med problemene. Forskningen kan jo være så mangt, men det er nytteløst om det ikke tas med videre. Ut av laben og inn i samfunnet. Det er dette jeg liker med SALT og det er dette som gir meg veldig lyst til å muligens jobbe her en dag (når jeg blir voksen).

Priser til forskningsfilmen «Into the dark»

“Into the dark” vant to priser ved Columbia film festival. Foto: Michael O. Snyder

I januar 2018 ble fotograf og filmskaper Michael O. Snyder med Jørgen Berge og hans team på tokt i Arktis. Resultatet ble filmen «Into the dark». Nå har filmen vunnet to nye priser. Ved Columbia film festival vant «Into the dark» prisene for beste klipp og beste foto.

I “Into the dark” blir vi kjent med hvordan teamet forsker på om kunstig lys påvirker livet i havet under polarnatten. Polarnatten er den delen av året der det er natt hele døgnet, altså mørketid. Organismer som lever i Arktis har tilpasset seg de store sesongendringene i lysforhold, men det har vært uklart hvordan kunstig lys kan påvirke livene deres. Polarnattforskningen viser at arbeidslyset på forskningsskipet påvirker organismene i havet helt ned til 200 meters dyp. Det betyr at all tidligere forskning som ikke har tatt hensyn til dette kan ha feil data.

Into the dark hadde verdenspremiere på TIFF (Tromsø internasjonale filmfestival) i januar 2020 og har blitt vist på filmfestivaler rundt i verden. Tidligere pris filmen har vunnet er publikumsprisen på Around Film Festival Paris. Den var også semifinalist på Dumbo Film Festival. I tillegg har filmen ført til artikler i National Geographic, Oceanograpic, Scientific American og BBC.

Into the dark trailer

Bilder fra filmen

Michael O. Snyder sin webside

Forskningsartikkel om hvordan kunstig lys påvirker livet dypt ned i havet

Sak om polarnattforskningen på forskning.no

Sak om filmen på itromso.no

Om filmen på TIFF sine nettsider

Sak om filmen på UiT sine nettsider

Små mengder oljesøl vil skade polartorsken

Skrevet av Sunniva Katharina Thode.

Den lille, men viktige, polartorsken i Arktis skades av små mengder oljesøl, ifølge ny forskning.

Polartorsken er en viktig fiskeart i Arktis. Isen i Arktis blir mindre og det har gjort havet i nord mer tilgjengelig for oss mennesker. Når det blir mer trafikk, øker sjansen for oljeforurensning. Hva skjer med polartorsken hvis menneskene gjør en feil og forurenser med olje i Arktis?

Polartorskyngel skades av små mengder oljesøl. Den øverste yngelen er ikke utsatt for oljesøl mens de nederste ynglene er utsatt. Ynglene som ble utsatt for oljesøl er deformerte, mangler næring i plommesekken og er veksthemmet. Foto: Morgan Bender.

Små mengder oljesøl skader yngelen

Morgan Bender på laben. Foto: privat

Forsker Morgan Bender har vært «barnepasser» for polartorsk på laben. For noen har hun gjort lablivet til fisken, eggene og yngelen så likt i det fri som det er mulig å få til i en lab. For andre har hun økt temperaturen i vannet og forurenset vannet med råolje. Hun har funnet ut at eggene og yngelen tåler forurensing av råolje veldig dårlig.

Bare fem dråper olje i et stort basseng vann vil skade polartorskyngelen, sier Bender.

Hun har også forsket på når i livet til polartorsken oljeforurensning vil være mest skadelig.

– Polartorsken er mest sårbare for oljesøl når de er egg, yngel og rett etter de har gytt, sier hun.

Polartorskegg er sårbare for oljeforurensing. Foto: Morgan Bender

Polartorsken blir mer sårbare av økt temperatur

Det har blitt varmere i Arktis. Artene som lever i Arktis er godt tilpasset kalde temperaturer. Bender har forsket på hvordan polartorsken tåler oljesøl hvis havtemperaturene blir varmere. Hun har funnet ut at bare en økning på 2,3°C i havet gjør at polartorskens egg og yngel tar enda større skade.

– Vi må se mer på hvordan dyrene i Arktis tåler flere endringer samtidig, avslutter Bender.

Morgan Bender deltok i Forsker Grand Prix med sin forskning i 2018. Foto: privat.

Mer om polartorsken

Polartorsk er en nøkkelart i det arktiske økosystemet. En nøkkelart er en art som har en viktig rolle for balansen i et økosystem. Polartorsken sin viktige rolle er energioverføring fra dypet og opp i havoverflaten. Den spiser zooplankton på havdypet og spises av sjøfugl og annen fisk. Den kan bli opptil 50 cm lang, men er sjelden lengre enn 30 cm. Eggene og yngelen utvikler seg i små hulrom rett under havisen i Arktis og går dypere og dypere ned i havet jo større den blir.

Illustrasjon fra Benders avhandling.

Morgan Bender disputerte for graden PhD i naturvitenskap den 12. juni 2020 med avhandlingen ”Polar Cod in a Changing Arctic. Toxicity of crude oil on sensitive life history stages of a key Arctic species”. Veiledere for avhandlingen har vært førsteamanuensis Jasmine Nahrgang (Institutt for arktisk og marin biologi, UiT), Dr. Marianne Frantzen (Akvaplan-niva), Dr. James Meador (National Oceanic and Atmospheric Administration Fisheries Division in Seattle, USA) og Dr. Maxime Geoffroy (Fisheries and Marine Institute of Memorial University of Newfoundland in St. John’s Newfoundland, Canada). Bedømmelseskomiteen bestod av professor Daniela Pampanin (Universitetet i Stavanger) som førsteopponent, professor Jérôme Cachot (University of Bordeaux) som andreopponent og professor Stefano Peruzzi (Institutt for arktisk og marin biologi, UiT) som internt medlem og leder av komitéen. Disputasen ble ledet av dekan Kathrine Tveiterås (Fakultet for biovitenskap, fiskeri og økonomi, UiT).

Relaterte linker:

Avhandlingen “Polar Cod in a Changing Arctic” 

https://nordnorskdebatt.no/article/polartorskens-usikre-oppvekst-i

https://site.uit.no/ewma/2016/10/20/is-sperm-of-polar-cod-sensitive-to-petroleum/