NEW YORK (AP) – Wissenschaftler haben die älteste bekannte DNA entdeckt und sie verwendet, um zu enthüllen, wie das Leben vor 2 Millionen Jahren an der Nordspitze Grönlands aussah. Heute ist es ein ödes arktisches Ödland, aber damals war es eine üppige Landschaft aus Bäumen und Vegetation mit einer Vielzahl von Tieren, sogar dem heute ausgestorbenen Ungetüm.
„Die Studie öffnet die Tür zu einer Vergangenheit, die so gut wie verloren gegangen ist“, sagte der Hauptautor Kurt Kjær, Geologe und Gletscherexperte an der Universität Kopenhagen.
Da Tierfossilien schwer zu finden sind, extrahierten die Forscher Umwelt-DNA, auch eDNA genannt, aus Bodenproben. Es ist das genetische Material, das Organismen an ihre Umwelt abgeben – zum Beispiel durch Haare, Kot, Spucke oder verwesende Kadaver.
Das Studium sehr alter DNA kann eine Herausforderung sein, da das genetische Material mit der Zeit zerfällt und den Wissenschaftlern nur noch winzige Fragmente übrig bleiben.
Aber mit der neuesten Technologie konnten Forscher genetische Informationen aus kleinen beschädigten DNA-Stücken extrahieren, erklärte die Hauptautorin Eske Willerslev, eine Genetikerin an der University of Cambridge. In ihrer Studie veröffentlicht am Mittwoch in der Zeitschrift NatureSie verglichen die DNA mit der verschiedener Arten und suchten nach Übereinstimmungen.
Die Proben stammten aus einer Sedimentablagerung namens Kap København Formation in Peary Land. Heute ist die Region eine Polarwüste, sagte Kjær.
Aber vor Millionen von Jahren erlebte diese Region eine Phase intensiver Klimaveränderungen, die zu einem Temperaturanstieg führten, sagte Willerslev. Sedimente sammelten sich wahrscheinlich über Zehntausende von Jahren an der Stelle, bevor das Klima abkühlte und die Funde im Permafrost zementierte.
Die kalte Umgebung würde dazu beitragen, die empfindlichen DNA-Stücke zu konservieren – bis Wissenschaftler ab 2006 eintreffen und die Proben bohren.
Während der Warmzeit in der Region, als die Durchschnittstemperaturen 20 bis 34 Grad Fahrenheit (11 bis 19 Grad Celsius) höher waren als heute, war die Region mit einer ungewöhnlichen Vielfalt an Pflanzen und Tieren gefüllt, berichteten die Forscher. Die DNA-Fragmente deuten auf eine Mischung aus arktischen Pflanzen wie Birken und Weiden und solchen hin, die im Allgemeinen wärmere Klimazonen bevorzugen, wie Tannen und Zedern.
Die DNA zeigte auch Tierspuren, darunter Gänse, Hasen, Rentiere und Lemminge. Zuvor waren die Überreste eines Mistkäfers und eines Hasen die einzigen Anzeichen von Tierleben auf dem Gelände, sagte Willerslev.
Eine große Überraschung war der Fund von DNA vom Mastodon, einer ausgestorbenen Art, die wie eine Kreuzung zwischen einem Elefanten und einem Mammut aussieht, sagte Kjær.
Viele Mastodon-Fossilien wurden bereits in den gemäßigten Wäldern Nordamerikas gefunden. Es ist ein Meer von Grönland entfernt und viel weiter südlich, sagte Willerslev.
„Ich hätte nicht erwartet, in einer Million Jahren Mastodons in Nordgrönland zu finden“, sagte Love Dalen, Forscherin für Evolutionsgenomik an der Universität Stockholm, die nicht an der Studie beteiligt war.
Da sich die Sedimente an einer Fjordmündung angesammelt haben, konnten die Forscher auch Hinweise auf Meereslebewesen aus dieser Zeit gewinnen. Die DNA deutet darauf hin, dass Pfeilschwanzkrebse und Grünalgen in der Gegend lebten, was bedeutet, dass die nahe gelegenen Gewässer zu dieser Zeit wahrscheinlich viel wärmer waren, sagte Kjær.
Durch die Extraktion Dutzender Arten aus wenigen Sedimentproben hebt die Studie einige der Vorteile von eDNA hervor, sagte Benjamin Vernot, ein ehemaliger DNA-Forscher am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Deutschland, der nicht an der Studie teilgenommen hat.
„Man bekommt wirklich zu jeder Zeit ein größeres Bild des Ökosystems“, sagte Vernot. „Du brauchst dieses Stück Holz nicht zu holen, um diese Pflanze zu studieren, und diesen Knochen, um dieses Mammut zu studieren.“
Basierend auf den verfügbaren Daten ist es schwer zu sagen, ob diese Arten wirklich nebeneinander lebten oder ob die DNA aus verschiedenen Teilen der Landschaft gemischt wurde, sagte Laura Epp, eine eDNA-Expertin an der deutschen Universität Konstanz, was nicht der Fall war am Studium beteiligt.
Aber Epp sagte, diese Art der DNA-Forschung sei wertvoll, um „versteckte Vielfalt“ in alten Landschaften zu zeigen.
Willerslev glaubt, dass, weil diese Pflanzen und Tiere eine Periode des dramatischen Klimawandels überstanden haben, ihre DNA einen „genetischen Fahrplan“ bieten könnte, um uns bei der Anpassung an die heutige Erwärmung zu helfen.
Dalen von der Universität Stockholm erwartet, dass die Erforschung alter DNA weiter in die Vergangenheit vordringen wird. Er arbeitete an der Studie, die zuvor den Rekord für „die älteste DNA“ eines rund eine Million Jahre alten Mammutzahns hielt.
„Ich wäre nicht überrascht, wenn Sie mindestens eine oder vielleicht ein paar Millionen Jahre zurückgehen könnten, vorausgesetzt, Sie könnten die richtigen Proben finden“, sagte Dalen.
———
Das Associated Press Health and Science Department wird von der Howard Hughes Medical Institute Science and Education Media Group unterstützt. Für alle Inhalte ist allein der AP verantwortlich.
