Älteste DNA, die das Leben in Grönland vor zwei Millionen Jahren enthüllt

New York — Wissenschaftler haben die älteste bekannte DNA entdeckt und damit enthüllt, wie das Leben an der Nordspitze Grönlands vor 2 Millionen Jahren aussah. Heute ist es eine karge arktische Wüste, aber damals war es eine üppige Landschaft aus Bäumen und Vegetation mit einer Vielzahl von Tieren, sogar dem heute ausgestorbenen Mastodon.

„Die Studie öffnet die Tür zu einer im Wesentlichen verlorenen Vergangenheit“, sagte der Hauptautor Kurt Kjaer, Geologe und Glaziologe an der Universität Kopenhagen.

Da Tierfossilien so schwer zu bekommen sind, extrahierten Forscher Umwelt-DNA, auch bekannt als eDNA, aus Bodenproben. Das ist das Erbgut, das Organismen an ihre Umgebung abgeben – zum Beispiel durch Haare, Exkremente, Spucke oder verwesende Leichen.

Das Studium alter DNA kann eine Herausforderung sein, da das genetische Material im Laufe der Zeit abgebaut wird und nur kleine Fragmente für die Wissenschaftler übrig bleiben.

Aber mit der neuesten Technologie konnten Forscher genetische Informationen aus kleinen, beschädigten DNA-Fragmenten extrahieren, erklärte die leitende Autorin Eske Willerslev, eine Genetikerin an der University of Cambridge. In ihrer Studie, die am Mittwoch in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, verglichen sie die DNA verschiedener Arten und suchten nach Übereinstimmungen.

Die Proben stammten aus einem Sediment namens Cap Copenhaven Formation in Peary Land. Heute, sagte Kyarr, ist es eine Polarwüste.

Vor Millionen von Jahren, sagte Willerslev, durchlief diese Region eine Zeit starker Klimaveränderungen, die zu einem Anstieg der Temperaturen führten. Sedimente sammelten sich wahrscheinlich über Zehntausende von Jahren an der Fundstelle an, bevor das Klima abkühlte und die Funde im Permafrost stabilisierte.

Die kalte Umgebung würde dazu beitragen, die winzigen DNA-Stücke zu konservieren – bis Wissenschaftler kamen und die Proben ab 2006 ausgruben.

Forscher berichten, dass während der Warmzeit der Region, als die Durchschnittstemperaturen um 11 bis 19 Grad Celsius höher waren als heute, die Region mit einer außergewöhnlichen Vielfalt an Pflanzen- und Tierleben gefüllt war. Die DNA-Fragmente weisen auf eine Mischung aus arktischen Pflanzen wie Birken und Weidensträuchern mit solchen hin, die typischerweise wärmere Klimazonen bevorzugen, wie Tannen und Zedern.

Die DNA zeigte auch Spuren von Tieren, darunter Gänse, Hasen, Rentiere und Lemminge. Zuvor waren Mistkäfer und einige Kaninchenreste die einzigen Anzeichen von Tierleben auf dem Gelände, sagte Willerslev.

Eine der großen Überraschungen war der Fund von DNA von einem Mastodon, einer ausgestorbenen Art, die wie eine Mischung aus einem Elefanten und einem Mammut aussah, sagte Kyarr.

In den gemäßigten Wäldern Nordamerikas wurden mehrere ehemalige Mastodon-Fossilien gefunden. Dies ist ein Ozean weiter südlich als Grönland, sagte Wellerslev.

„Ich hatte nicht erwartet, dass ich in einer Million Jahren Mastodons in Nordgrönland finden würde“, sagte Love Dalen, eine Forscherin für Evolutionsgenomik an der Universität Stockholm, die nicht an der Studie beteiligt war.

Da sich an der Mündung des Fjords Sedimente angesammelt haben, konnten die Forscher auch Hinweise auf Meereslebewesen aus dieser Zeit gewinnen. Die DNA weist 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 Kyarr.

Durch die Entnahme Dutzender Arten aus wenigen Sedimentproben hebt die Studie einige der Vorteile der amplifizierten tRNA hervor, sagte Benjamin Vernot, ein paläontologischer DNA-Forscher am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Deutschland, der nicht an der Studie beteiligt war.

„Man bekommt zu einem bestimmten Zeitpunkt wirklich ein umfassenderes Bild des Ökosystems“, sagte Vernot. „Du musst nicht gehen und dieses Stück Holz finden, um diese Pflanze zu studieren, und diesen Knochen, um dieses Mammut zu studieren.“

Ob diese Arten wirklich nebeneinander lebten oder DNA aus verschiedenen Teilen der Landschaft gemischt wurde, sei anhand der verfügbaren Daten schwer festzustellen, sagte Laura Epp, RNA-Expertin an der deutschen Universität Konstanz, die das nicht so sah. an der Studie teilnehmen.

Aber Ip sagte, diese Art der DNA-Forschung sei wertvoll, um die „verborgene Vielfalt“ alter Landschaften aufzuzeigen.

Willerslev glaubt, dass, weil diese Pflanzen und Tiere während einer Zeit des dramatischen Klimawandels überlebt haben, ihre DNA einen „genetischen Fahrplan“ liefern könnte, um uns bei der Anpassung an die aktuelle Erwärmung zu helfen.

Dalen von der Universität Stockholm geht davon aus, dass die antike DNA-Forschung weiterhin tiefer in die Vergangenheit vordringen wird. Er arbeitete an der Studie, die zuvor die „älteste DNA-Aufzeichnung“ von einem etwa eine Million Jahre alten Mammutzahn enthielt.

„Ich wäre nicht überrascht, wenn Sie mindestens einmal oder vielleicht ein paar Millionen Jahre zurückgehen könnten, vorausgesetzt, Sie finden die richtigen Exemplare“, sagte Dalen.

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