Witek Morek undersøker nøye gamle mursteins- og flintvegger på Cambridgeshire-campus ved Wellcome Sanger Institute.
«Vi vil bruke den menneskelige hånden, et veldig avansert verktøy designet av bioingeniører og utviklet over millioner av år, og vi vil plukke opp mosen og legge den i en pose,» sier han.
Dette er en tardigrad-jakt, det første lille steget i et stort og ambisiøst vitenskapelig foretak for å sekvensere genomene til alt liv på jorden.
I samarbeid med professor Mark Blaxter, som leder instituttets Tree of Life-program, samler Morek, en postdoktor og tardigradekspert, lav fra de frodige valnøtttrærne på campus og returnerer til laboratoriet med prøver.
I 1998 var en millimeter lang nematode det første dyret som fikk sekvensert hele genomet. Det menneskelige genomet ble først sekvensert bare fem år senere, men det ble ikke fullstendig fullført før i 2021.
Genomet er instruksjonene for å lage et dyr, skrevet i en kjemisk kode kjent som DNA. Genomikk går utover gener og ser på alt DNA som finnes mellom gener. Etablering av et «referansegenom» for en art kan hjelpe forskere til å bedre studere organismens biologi og evolusjon og identifisere nye medisiner og forbindelser.
Sekvensering av genomet tok år. I sin tidlige karriere analyserte Blaxter 18 genomsekvenser over 25 års forskning. Nå, takket være fremskritt innen sekvenseringsteknologi, sekvenserer Tree of Life-programmet 48 enheter per uke. Så langt har vi analysert 2600 genomsekvenser, fra hval til sopp, med fokus primært på britiske og irske arter.
Og nå er det de mikroskopiske tardigradene, de populære vinnerne av fjorårets Guardian Invertebrate of the Year-konkurranse.
Omtrent 1500 arter av tardigrader (som betyr «sakte gange») har blitt identifisert så langt over hele verden. De er kjent for å være uforgjengelige, i stand til å overleve brennende varme, ekstrem kulde og til og med magi i verdensrommet. Dette er på grunn av deres evne til å tørke ut og gå inn i suspendert animasjon til de blir vekket igjen av vann.
Morek begynner sekvenseringsprosessen ved å plassere mose- og lavprøvene han samler i et beger med vann. 30 minutter senere vrir tardigradene seg vekk.
Han plasserer et lite stykke mose under et mikroskop og identifiserer snart tardigraden. Babyen rister på de lubne bena. Disse «mosete smågrisene» er mellomstore, gjennomskinnelige tardigrader som måler omtrent 350 mikrometer i lengde (et menneskehår er omtrent 50 mikrometer i diameter). Jeg spiste det nylig. Morek kan se innholdet i tarmene.
Morek, som så langt har samlet rundt 20 av de 50 tardigradene som er oppført i Storbritannia (en «stor undervurdering» av det totale antallet arter, sier han), må sjekke eggene for å identifisere disse eksakte artene. Noen tardigrader har myke egg. Andre har soppformede, kjegleformede eller nåleformede overflater.
Tardigrades kan være «griske kjøttetere som jager ned nematoder og spiser dem som spaghetti,» sier Morek. Men han avslørte også hvordan de kan demonstrere foreldreomsorg. Moren slipper noen ganger skjellaget (huden) med eggene trygt inne i skallet. Imidlertid holder hun neglebåndene festet til bena til eggene klekkes.
Morek lager midlertidige lysbilder som plasserer tardigradene mellom glass for å sjekke klassifiseringen så detaljert som mulig. Dette må være midlertidig siden vannet vil fordampe og tardigraden kan knuses av glasset.
Tardigradene er plassert levende i strekkodede plastrør. Disse fryses senere for sekvensering og lagres i spesielle dobbeldørs frysere i laboratoriet satt til -71C.
Det er fire tardigrade genomer av høy kvalitet deponert i offentlige databaser, og Morek jobber tett med ytterligere 14, med rundt 50 arter som venter på sekvensering.
Før du trekker ut DNA for sekvensering, må Witek «manuelt ødelegge» prøven. Han kan kutte de 200 mikrometer store tardigradene for hånd eller knuse dem i en frossen isblokk.
Tardigrader inneholder små mengder DNA, bare 200 til 500 pikogram (et pikogram er en trilliondel av et gram). Tidligere måtte forskere samle 1000 tardigrader for å få nok DNA, en møysommelig prosess som kan være umulig for sjeldne eller vanskelig å finne arter. En annen strategi er å bruke en enkelt hunn til å produsere et stort antall genetiske kloner.
Imidlertid bruker Wellcome Sanger Institute en annen tilnærming kalt picogram input multimode sekvenseringsprotokoll.
Etter nyhetsbrevkampanje
Ved å bruke denne teknikken ekstraheres genomisk DNA og RNA fra tardigrader og separeres i to rør. Forskere bruker deretter polymerasekjedereaksjon (PCR) for å forsterke disse fragmentene for å produsere nok materiale.
Kvaliteten på generert DNA kontrolleres og prøvene leveres til laboratoriets vitenskapelige operasjonsteam. Når de er sekvensert, vil dataene være tilgjengelige på laboratoriets datamaskinklynge. Sekvensen i seg selv er en millioner lang streng av fire typer baser som finnes i DNA-molekyler: adenin, cytosin, guanin og tymin (ACTG).
Heldigvis for tardigrad-forskere er tardigrade-genomene små. Det er 30 ganger mindre enn det menneskelige genomet. Selv om PCR-prosessen er kompleks, trenger forskere mindre data for å sette sammen tardigradgenomet.
For Morek vil sekvensering av tardigrader bidra til å avsløre hvordan artene er relatert til hverandre. Utrolig nok tok noen tardigrader 550 millioner år med evolusjon å skille.
Men genomsekvensering kan også avsløre hvordan tardigrade superkrefter, som motstand mot frysing (kryobiose), motstand mot mangel på oksygen (anoksi) og evnen til å overleve gjentatte ganger under tørre forhold (anhydrose), kan være til nytte for oss.
«Og siden det meste livet på denne planeten er lite, som tardigrader, lover denne nye tilnærmingen til genomsekvensering å åpne døren for sekvensering av alt liv,» sier Blaxter. «Disse genomene vil åpne opp for nye ideer og muligheter innen biomedisin og bioteknologi.»
Gjennom sekvensering kan forskere finne genene og proteinene som trengs for denne prosessen. Hvis visse proteiner er viktige i anhydrobiose, kan de brukes til å produsere tørkede vaksiner? Eller kan det legges til avlinger for å gjøre dem mer tørketolerante?
«Det er mange forskningsspørsmål,» sier Morek. «Jo mer vi vet, jo flere spørsmål stiller vi. Det er en uendelig historie.»
Årets virvelløse dyr vises i 2026
Tardigrades vant i fjor, men hvem vinner i 2026? Fløyten gikk for å starte årets tredje virvelløse konkurranse.
Vi mennesker er en av de få i dyreriket som har ryggrad. Mennesker, hunder, kyr, fugler, fisk – vi tror kanskje vi er herskere over planeten, men det er vi ikke. Vi utgjør bare 5% av dyrene på jorden. Men på den annen side er det minst 1,3 millioner virvelløse arter å velge mellom.
Vi vil gjerne at du nominerer din favoritt ryggradsløse skapning til vår enormt populære årlige Guardian-jamboree, som feirer vidunderet og viktigheten til verdens virvelløse dyr. Uten det usynlige arbeidet til våre ukjente naboer – snegler, edderkopper, svamper, koraller, muslinger, veps, krabber – ville den store bygningen til den menneskelige sivilisasjonen kollapse.
De er pollinatorer, jordbyggere, fruktbarhetsbringere, vannrensere og kontrollerende rovdyr og epidemier. Noen virvelløse dyr kan fortsatt ødelegge menneskeverdenen, men som den legendariske biologen E.O. Wilson sa: «Sannheten er at vi trenger virvelløse dyr, og de trenger oss ikke.»
Nominer din favoritt virvelløse dyr her. Forfatterne våre vil velge ut 10 finalister, profilere dem og presentere dine favoritter 17. august.