(Deutsche Version unten) Our cruise on the RV POSEIDON slowly comes to an end and today is the last day of sampling. My task during this cruise is sampling environmental DNA (eDNA). eDNA is defined as genetic material obtained directly from environmental samples, in our case water samples of different depths, without any obvious signs of biological source material. When marine organisms, let’s say a jelly, swims through the ocean, they lose cells and slime which contains small DNA fragments and this is what we are looking for. By finding these fragments in the water, I can later in the lab assign them to the original organism, that lost it in the first place, like for example a specific jelly or squid species. Doing this with all DNA fragments found is called metabarcoding and, with the right background information, gives us a pretty good overview about the biodiversity of this station. Additionally, we could search for the presence or absence of a specific organism that we are interested in. But how do we get these samples? My routine on a sampling day starts with taking water samples from the CTD rosette from different depths containing all these small DNA fragments of organisms that have been at these depths before. Following, the water samples are filtered and the DNA fragments remain in the pores of the filter. So far I have filtered 263 litre of seawater and some more will follow. It is very important to work totally clean during filtration to avoid contamination between samples and the lab environment, therefore the lab smells like a swimming pool, because I need to bleach every item that came into contact with the water after every sample with chlorine. When the filtration is done, the filters are stored in the freezer and back at GEOMAR, we are going to extract the DNA from the filters to identify all DNA fragments on it. The overall objective of all these filtrations during this cruise is to compare the eDNA approach with net catches and the towed camera system, PELAGIOS, with focus on gelatinous zooplankton and cephalopods.

My personal highlight of the cruise was definitely my JAGO dive. It was my first time in a manned submersible and we descended down to 152 m into the ocean. It was a unique and fascinating experience, seeing the sun getting weaker and weaker as we sank down in the deep blue. The water was crowded with different small organisms swimming in front of the thick plexiglas of JAGO’s front window. We saw small, super active jellies and large siphonophores with long tentacles waiting to catch food. A few fishes checked us out looking through the front window before they vanished. The time passed by too quickly and after around 2h we had to come back to the surface. Nevertheless, this was an experience I will never forget and I will definitely come back.

The cruise was a great success, I loaded many filters with DNA for later analysis, we had wonderful weather, which was a nice change after a winter in Kiel. Dolphins, one ray and pilot whales accompanied us from time to time. We had a living vampire squid and a fangtooth (deep-sea fish) in our nets and, probably the most important thing on a cruise, the team was a great pleasure to work with and so much fun!

Between 14 Feb and 1 March expedition POS520 with RV POSEIDON and the submersible JAGO takes place off the coast of the cape verde island Santo Antão.  The chief scientist, the JAGO team and participants of the cruise write here as guest writers. Today: Véronique Merten – PhD Student at the Department of Evolutionary Ecology of Fishes / Oceanic Nekton and Deep-sea Biology at GEOMAR.

Die Autorin des heutigen Beitrags, Veronique Merten, mit JAGO-Pilot Jürgen Schauer / Today’s post author Veronique Merten with JAGO pilot Jürgen Schauer. Photo: Karen Hissmann/JAGO-Team

Veronique Merten beim Filtrieren der Wasserproben im Labor der POSEIDON, immer auf der Suche nach eDNA von Tintenfischen und Quallen / Veronique Merten processing water samples in the lab of RV POSEIDON in order to find eDNA of squids and jelly fish. Photo: Karen Hissmann/JAGO-Team

Unsere Ausfahrt mit der RV POSEIDON geht langsam dem Ende zu und heute ist der letzte Tag an dem wir Proben nehmen. Meine Aufgabe während dieser Fahrt war das Sammeln von environmental DNA (eDNA). Unter eDNA versteht man DNA-Teile, die zum Beispiel in Wasser oder Erde vorhanden sind, ohne dass man einen dazugehörigen Organismus ausmachen könnte. Genau diese eDNA wollen wir aus Wasserproben gewinnen, die wir aus unterschiedlichen Tiefen nehmen rund um die Kap Verden.
Wenn ein mariner Organismus, sagen wir mal eine Qualle, durch den Ozean schwimmt, verliert diese dabei Zellen und Schleim. Diese Partikel enthalten DNA Fragmente und genau danach suchen wir. Wenn wir diese Fragmente finden, können wir später im Labor zuordnen, zu welchem Organismus sie gehört haben, also zum Beispiel zu einer bestimmten Quallen- oder Tintenfischart. Wenn wir das mit allen DNA Fragmenten machen, die wir in einer Probe finden, wird das „Metabarcoding“ genannt. Metabarcoding gibt uns einen ziemlich guten Überblick über die Biodiversität an diesem Ort. Zusätzlich dazu könnten wir in unserer Wasserprobe nach spezifischen Arten suchen, die uns interessieren. Aber wie bekommen wir diese Proben? Das wichtigste Gerät neben dem Filtrations-Set-up ist die CTD Rosette. Im Prinzip ist das ein großer Wasserschöpfer mit, in unserem Fall, insgesamt 12 Flaschen, die man in unterschiedlichen Tiefen schließen kann. So kommt das Wasser aus unterschiedlichen Tiefenschichten dann aufs Schiff und kann entnommen werden. Anschließend werden die Wasserproben filtriert und das dauert so seine Zeit. Am wichtigsten dabei ist es, besonders sauber zu arbeiten, um keine Proben zu kontaminieren. Wir wollen schließlich nicht die DNA von Qualle A aus 600m Tiefe in unserer Probe aus 50m Tiefe, wo Qualle A gar nicht vorkommt. Dementsprechend riecht das Labor ein bisschen nach Schwimmbad, weil alles was in Kontakt mit Probenwasser gekommen ist mit Chlorbleiche gereinigt werden muss. Die DNA sammelt sich durch die Filtration auf dem Filter und von dem können wir dann, zurück am GEOMAR die DNA-Fragmente extrahieren und im besten Fall den einzelnen Tierarten zuordnen. Am Ende wollen wir unsere eDNA mit den Netzfängen und dem Kamerasystem PELAGIOS vergleichen und konzentrieren uns dabei auf gelatinöses Zooplankton und Tintenfische.

Mein persönliches Highlight dieser Cruise war der JAGO-Tauchgang. Es war mein erstes Mal in einem bemannten Tauchboot und wir sind bis auf 152 m Tiefe abgetaucht. Der Tauchgang war eine einzigartige und faszinierende Erfahrung, zu sehen wie die Sonne schwächer und schwächer wird, je tiefer man in das tiefblaue Wasser abtaucht. Das Wasser war voll kleiner Meerestiere die im Scheinwerferlicht vor der Plexiglasscheibe umherschossen. Wir haben kleine, sehr aktive Quallen gesehen und große Siphonophoren mit langen Tentakeln, mit denen sie ihr Futter fangen. Kurzfristig waren die Rollen vertauscht und nicht wir haben das Treiben im Meer beobachtet, sondern ein paar kleine Fische, die neugierig in das vordere Fenster von JAGO zu uns reingelugt haben, haben uns beobachtet. Die Zeit ging viel zu schnell vorbei und nach knapp 2 Stunden mussten wir auch schon wieder an die Oberfläche. Das war eine Erfahrung, die ich niemals vergessen werde und ich werde definitiv zurückkommen, um die Geheimnisse des offenen Meeres weiter zu erforschen. Alles in allem war die Cruise ein großer Erfolg. Ich konnte viele Filter sammeln, habe insgesamt 263 Liter Seewasser filtriert, wir hatten super Wetter, was man nach einem Winter in Kiel gut gebrauchen kann. Wir haben Grindwale, Delfine und einen Rochen gesehen und hatten einen lebenden Vampire Squid und Fangzahnfisch (Tiefseefisch) im Netz, den wir dann auch wieder in die Freiheit entlassen haben.

Vom 14. Februar – 1. März findet vor der kapverdischen Insel Santo Antão die Expedition POS520 mit der Poseidon und dem Forschungstauchboot JAGO statt. Als Gastautoren und Gastautorinnen berichten der Fahrtleiter, Teilnehmende und das JAGO-Team hier im Kapverden-Blog von der Fahrt. Heute: Véronique Merten – Doktorandin in der Forschugseinheit Evolutionsökologie Mariner Fische am GEOMAR