Restaurering af østers i Limfjorden - bioinformatik og DNA-sekventering

Formål
Formålet med dette forløb er at skabe en bevidsthed om, hvordan bevarelse eller genopretning af biodiversiteten kan være et bidrag til at levere miljømæssigt bæredygtige proteinkilder i Danmark og globalt.

Eleverne arbejder med et konkret eksempel på bevarelse af arter og deres levesteder, samtidig med at de præsenteres for et eksempel på en ressource, vi gerne vil udnytte som en bæredygtig fødevarekilde. Eleverne kommer til at lære om, at bioinformatik er et vigtigt værktøj for at bevare arter i lokale miljøer. Igennem kernefaglige mål som biodiversitet, DNA-sekventering og bioinformatik vil eleverne se et eksempel på, hvordan disse teknikker kan hjælpe med at rådgive industrien til at starte en bæredygtig produktion af østers i Limfjorden.

NB: Hvis du som underviser ønsker at inddrage en af forskerne fra videoen i undervisningsmaterialet i din undervisning, vil det, til og med udgangen af 2022, være muligt at booke en online-session til eksempelvis at gå i uddybende dialog med klassen om den forskning, der omtales i materialet. For at høre mere om mulighederne skriv til projektkoordinator Christian Riisager-Simonsen på chrii@aqua.dtu.dk [2]

Miljømæssig bæredygtighed og klima
Denne del af Verdensmålene er desværre nogle af de mål, der har en tendens til at gå i negativ regning. Det gør det måske endnu vigtigere at forsøge at handle på en bred vifte af disse problemstillinger. Projektet ”Restaurering af østerspopulation i Limfjorden” tager fat i en regional problemstilling med bevarelse af biodiversiteten og produktion af en bæredygtig proteinkilde som fødevare. Løsningen påvirker også det globale perspektiv ved at bidrage med en delløsning på CO₂-venlig fødevareproduktion.

Relation til FN's Verdensmål for bæredygtighed
Verdensmål 12: Ansvarligt forbrug og produktion [3]
Delmål 12.1: Det 10-årige "Rammeprogram for Bæredygtige Forbrugs- og Produktionsmønstre" skal gennemføres, og alle lande skal tage handling, med de udviklede lande i spidsen, under hensyntagen til udviklingslandenes udvikling og kapaciteter.
Verdensmål 14: Livet i havet [4]
Delmål 14.4: Inden 2020 skal fiskeri reguleres effektivt, og der skal sættes en stopper for overfiskeri, for ulovligt, urapporteret og ureguleret fiskeri og for destruktive fiskerimetoder. Der skal implementeres videnskabeligt baserede forvaltningsplaner for at genoprette fiskebestande hurtigst muligt, og som minimum til niveauer, der giver et bæredygtigt udbytte vurderet efter deres biologiske karakteristika.
Verdensmål 15: Livet på land [5]
Delmål 15.5: Der skal tages omgående og væsentlig handling for at begrænse forringelse af naturlige levesteder, stoppe tab af biodiversitet og, inden 2020, beskytte og forhindre udryddelse af truede arter.

Faglige mål i bioteknologi A
- anvende fagbegreber, fagsprog, relevante repræsentationer og modeller til beskrivelse og forklaring af iagttagelser og til analyse af bioteknologiske problemstillinger
- analysere og diskutere eksperimentelle data med inddragelse af faglig teori, fejlkilder, usikkerhed og biologisk variation
- anvende digitale værktøjer, herunder fagspecifikke og matematiske, i en konkret faglig sammenhæng
- anvende fagets viden og metoder til vurdering og perspektivering i forbindelse med samfundsmæssige, teknologiske, miljømæssige og etiske problemstillinger med bioteknologisk indhold og til at udvikle og vurdere løsninger

Kernestof i bioteknologi A
- genetik og molekylærbiologi: genteknologi, anvendt bioinformatik og evolutionsmekanismer
- økologiske grundbegreber: eksempler på samspil mellem arter og mellem arter og deres omgivende miljø, biodiversitet
- eksperimentelle metoder: PCR, elektroforese, DNA-sekventering samt alignment

Supplerende stof i bioteknologi A
- bæredygtig produktion af fødevarer
- miljøteknologi og miljøbeskyttelse

Faglige mål i biologi A
- anvende fagbegreber, fagsprog, relevante repræsentationer og modeller til beskrivelse og forklaring af iagttagelser og til analyse af biologiske problemstillinger
- analysere og diskutere data fra eksperimenter og undersøgelser med inddragelse af faglig viden, fejlkilder, usikkerhed og biologisk variation
- anvende relevante digitale værktøjer, herunder matematiske, i en konkret faglig sammenhæng
- anvende fagets viden og metoder til vurdering og perspektivering i forbindelse med samfundsmæssige, teknologiske, miljømæssige og etiske problemstillinger med biologisk indhold og til at udvikle og vurdere løsninger

Kernestof i biologi A
- genetik og molekylærbiologi: nedarvningsprincipper, genregulering, replikation, proteinsyntese, mutation, mitose, meiose genteknologi og bioinformatik
     - økologi: samspil mellem arter og mellem arter og deres omgivende miljø, biodiversitet
     - eksperimentelle metoder: PCR, elektroforese, DNA-sekventering

Globale kompetencer
Globale Gymnasier har udviklet “Det globale Kompetencehjul” [6], som underinddeler de globale kompetencer i Global Faglighed, Interkulturel Dannelse, Kaosparathed og Horisont, hvilket gør arbejdet med kompetencerne mere konkret.

I dette forløb arbejdes der hovedsageligt med Global Faglighed.  Den globale faglighed bliver inddraget, da der tages udgangspunkt i aktuelle globale problemstillinger som opretholdelse af biodiversitet og bæredygtig produktion. Problemstillinger, som også tages op gennem arbejdet med bæredygtighedsmålene 9, 12 og 14.

Desuden bliver der mulighed for at se fagligheden i bioteknologi i et større perspektiv og som redskaber til at forbedre nuværende løsninger og opfinde nye til at løse de aktuelle problemstillinger med innovativt at forny fødevareproduktionen og samtidig bibeholde biodiversitet.

Formålet er at give eleverne en forståelse for, at fødevarer kan give nogle udfordringer for verdens samlede biodiversitet, men at vi også kan finde løsninger på disse problemer. Dette skaber en horisont for eleverne, så de bedre forstår sig selv som en del af problemerne og løsningerne, både nationalt og internationalt.

Materiale
Forslag til lektionsplan [7]

Materiale til de enkelte lektioner:
Lektion 1:
- Introduktionstekst [8] til problemstillingen med at starte en bæredygtig østersproduktion i Limfjorden
- Introduktionsfilmen Restaurering af østers i Limfjorden - bioinformatik og DNA-sekventering [9] med ph.d.-studerende ved DTU Aqua, Homère Alves Monteiro,
- Kort film, der viser en stor udnyttelse af østers i DK tilbage i 1937: https://www.danskkulturarv.dk/dr/%C3%B8stersproduktion/ [10]
- Vigtig side, der kan introducere til produktion i Limfjorden med historisk perspektiver: http://e-learning.skaldyrcenter.dk/ [11]

Lektion 2:
- Materiale til denne lektion er baseret på eget bogmateriale, men følgende kan anbefales: Bioteknologi A – Bind III s. 14-15+18-19+21-25 samt faktaboks 1 s. 108-109 Bioteknologi A – Bind II s. 292-295
- DNA-sekventering - metodefilm [12] med ph.d.-studerende ved DTU Aqua, Homère Alves Monteiro

Lektion 3 og 4:
- Link til webbaseret alignment-program: https://mafft.cbrc.jp/alignment/server/add_fragments.html [13]
- Datasæt (download samlet mappe [14]) med alle sekvenserne, der skal bruges i øvelsen
- Bioinformatikøvelse elevark [15] - Restaurering af østers
- Bioinformatikøvelse - lærerversion [16]
- DNA-sekventering - metodefilm [12] med ph.d.-studerende ved DTU Aqua, Homère Alves Monteiro

Artikler:
Litteratur om Limfjordsøsters:
- God artikel, der handler om produktionsformer i Europa, og hvorledes parasit blev indført i Europa fra den amerikanske vestkyst: https://orbit.dtu.dk/en/publications/danmark-har-enest%C3%A5ende-mulighe... [17]
- God artikel, der omhandler (med kort), hvor i Norden det er muligt at høste de attraktive fladøsters, og hvad der skal til for at øge mulighederne for produktion: https://coast.dtu.dk/forskning/afsluttede-projekter/oesters/nordostron [18]
- Fra DR-Nyheder om arbejdet med at starte en østersproduktion i Limfjorden ved Venø: https://www.dr.dk/nyheder/indland/limfjorden-bliver-mekka-luksusoesters [19]
 

                                                                             Forløb