最古老的 DNA——200 万年——揭示了格陵兰岛失落的世界

科学家们已经从格陵兰岛最北端的北冰洋峡湾口周围挖掘出的沉积物中鉴定出可追溯到大约 200 万年前的动物、植物和微生物的 DNA——这是迄今为止最古老的记录——揭示了这个偏远地区令人惊叹的失落世界边境。

研究人员周三表示,已检测到多种动物的 DNA 片段,包括乳齿象、驯鹿、野兔、旅鼠和鹅,以及包括杨树、白桦和崖柏在内的植物,以及包括细菌和真菌在内的微生物。 DNA 是在生物体中携带遗传信息的自我复制材料——某种程度上是生命的蓝图。

乳齿象是大象的近亲,在大约 10,000 年前与许多其他大型冰河时代哺乳动物一起在北美和中美洲漫游,直至灭绝。 这一发现表明它的范围比以前已知的范围更广。

“乳齿象是一个巨大的惊喜。以前从未在格陵兰岛发现过它。然而,最令人惊讶的是这种北极和温带物种混合在一起的独特生态系统,没有现代类似物,”Lundbeck 基金会地球遗传学中心主任 Eske Willerslev 说,发表在期刊上的研究负责人 自然.

Willerslev 补充说:“我认为没有人会预料到 200 万年前格陵兰岛拥有如此多样化的动植物,当时气候与我们预计几年后因全球变暖而看到的情况非常相似。” ,隶属于剑桥大学和哥本哈根大学。

虽然古老的 DNA 极易腐烂,但研究表明,在适当的条件下——在这种情况下是永久冻土——它可以存活的时间比以前认为的可能更长。 威勒斯列夫说,他现在发现至少 400 万年前的 DNA 不会感到惊讶。

研究人员从 41 个富含有机物的沉积物样本中提取 DNA 并对其进行测序,这些样本取自皮里兰半岛上突出到北冰洋的五个地点。 从沉积物中的粘土和石英中提取出显微的 DNA 片段。 他们鉴定了 100 多种动植物。

这些样本于 2006 年首次被挖出,但早期的 DNA 检测工作失败了。 自那以后,用于提取古代 DNA 的方法得到了改进,最终取得了突破。

“我们认为这是因为 DNA 将自身与矿物颗粒结合在一起,使其能够以超乎想象的方式存活下来。这种结合降低了自发化学降解的速度,”Willerslev 说。

Willerslev 说,DNA 片段不能用来复活灭绝的物种——就像在《侏罗纪公园》的书籍和电影中那样——但可以揭示植物如何变得更能抵抗气候变暖的秘密。

“你不能用它们进行克隆,”Willerslev 谈到这些 DNA 残留物时说,“但你可以用它来对植物等活生物体进行基因改造,使其更适应温暖的气候。”

有记录以来最古老的 DNA 是从西伯利亚东北部一头猛犸象的臼齿中提取的,猛犸象是大象的另一亲戚,可追溯到 120 万年前,同样保存在永久冻土条件下。 相比之下,我们的物种智人大约在 30 万年前出现。

大多数关于史前生物的知识都来自对化石的研究,但这些知识所能揭示的内容是有限的,尤其是与遗传关系和特征有关的知识。 这就是古代 DNA 被证明是无价之宝的地方。

现代格陵兰岛的大部分地区都被厚厚的冰盖覆盖,沿海岸线有无冰区。 研究中的区域被认为是极地沙漠。 但根据哥本哈根大学的研究第一作者库尔特·克亚尔 (Kurt Kjaer) 的说法,200 万年前格陵兰岛的平均温度高出 11 至 17 摄氏度。

研究人员表示,检测到的 DNA 中还存在马蹄蟹和绿藻等海洋物种,说明气候变暖了。

DNA 详细揭示了这个古老的生态系统,有一片开阔的北方森林,有树木、灌木和较小的植物,还有大量的动物。 哥本哈根大学的研究合著者 Mikkel Pedersen 说,它没有确定存在哪些大型捕食者,但可能包括狼、熊和剑齿虎。

哥本哈根大学的研究合著者 Nicolaj Larsen 表示,研究人员正在瞄准加拿大北部的地点寻找更古老的 DNA。

Willerslev 说:“我认为你可能会在世界上许多地方发现这种 DNA 的长期存活。” “它只是走出去尝试。”