ДНК з відкладів дозволила реконструювати екосистему віком 2 мільйони років

Міжнародна група вчених виявила в осадових відкладеннях північної Гренландії найдавнішу вцілілу ДНК у світі, побивши попередній рекорд майже вдвічі. ДНК належить тваринам, рослинам, а також мікроорганізмам з екосистеми, що існувала приблизно два мільйони років тому. Відкриття, яке стало можливим завдяки новітнім технологіям вилучення та секвенування ДНК, опубліковано в журналі Nature.

Художня реконструкція екосистеми, що існувала на півночі Гренландії два мільйони років тому. Beth Zaiken / bethzaiken.com

Художня реконструкція екосистеми, що існувала на півночі Гренландії два мільйони років тому. Beth Zaiken / bethzaiken.com

Як ДНК збереглася в осадових відкладеннях?

З часом ДНК деградує внаслідок мікробної ферментативної активності, механічного впливу та спонтанних хімічних реакцій, але в рідкісних випадках може зберігатися багато тисячоліть. Наприклад, збереженню може посприяти перебування ДНК у вічній мерзлоті та прилипання до мінералів, що перешкоджає її ферментативному розкладанню.

Дотепер найдавнішою відомою була ДНК, відновлена з кутнього зуба мамонта, який зберігся у вічній мерзлоті Сибіру більше мільйона років. Однак цього разу вчені з Університету Копенгагена та Кембридзького університету з колегами досліджували так звану екологічну ДНК (еДНК) – генетичний матеріал, вилучений не з окремих організмів, а з навколишнього середовища. У цьому випадку — з відкладень вічної мерзлоти північної Гренландії, де кварц і глина в ґрунті захистили ДНК від руйнівних ферментів і окислювачів.

Вчені дослідили зразки відкладень віком близько два мільйони років, які збиралися ще з 2006 року, однак зберігалися, поки не стане можливим належне вилучення та секвенування з них ДНК, яке поступово удосконалювалося. Отриману ДНК, молекулярний вік якої теж вказав на два мільйони років, порівняли з бібліотекою нині живих видів рослин і тварин, яка теж значно поповнилася за останні кілька десятиліть.

ДНК яких саме видів була знайдена?

Реконструкція виявила різноманіття форм життя, сумісних з помірним кліматом. Вчені знайшли ДНК тварин, споріднених з оленями, лемінгів, зайців, гризунів, гусей. Усі ці тварини мають родичів, які сьогодні живуть в Гренландії. Однак вчені знайшли і ДНК мастодонтів, які, як вважалося, не жили так далеко на півночі. Свій слід в осаді залишили також і морські організми, зокрема, підковоподібні краби, корали та зелені водорості, а також блохи та мурахи.

Розшифрована ДНК також належала 102 різним родам рослин. Деякі з них відомі сьогодні, але кілька десятків уже не існують у Гренландії, а частка взагалі не зустрічаються в Арктиці. Прибережний ліс включав туї та інші хвойні дерева, а також тополі, берези, чагарники й трави.

Інші зразки ДНК, які були зібрані з мікроорганізмів і грибів, наразі ще ідентифікуються. Тож наступна стаття опише цю екосистему детальніше.

Як стільки організмів могли жити в кліматі Гренландії?

Наявність такої екосистеми свідчить про суттєво тепліший клімат у регіоні під час раннього плейстоцену, порівняно з сьогоднішнім. Дослідження палеоклімату показують, що середня температура могла бути 10-17 градусів Цельсія, що більш ніж на 10 градусів вище сучасних показників. Тож отримані дані можуть посприяти прогнозуванню того, як майбутні екосистеми реагуватимуть на зміну клімату.

Трохи більше як рік тому було вперше продемонстровано можливість аналізу ДНК вимерлих видів тварин, добутої безпосередньо зі зразків осадів. Вченим вдалося уточнити минуле барибалів та гігантських короткомордих ведмедів часів плейстоцену з території Північної Америки.