Oudste DNA onthult leven in Groenland 2 miljoen jaar geleden
08 Dec 2022
NEW YORK (AP) — Wetenschappers ontdekten het oudst bekende DNA en gebruikten het om te onthullen hoe het leven er 2 miljoen jaar geleden uitzag in het noordelijkste puntje van Groenland. Tegenwoordig is het een dorre Arctische woestijn, maar toen was het een weelderig landschap van bomen en vegetatie met een scala aan dieren, zelfs de nu uitgestorven mastodont.
"De studie opent de deur naar een verleden dat eigenlijk verloren is gegaan", zegt hoofdauteur Kurt Kjær, een geoloog en gletsjerexpert aan de Universiteit van Kopenhagen.
Omdat fossielen van dieren moeilijk verkrijgbaar waren, haalden de onderzoekers omgevings-DNA, ook wel bekend als eDNA, uit bodemmonsters. Dit is het genetisch materiaal dat organismen in hun omgeving afgeven, bijvoorbeeld via haar, afval, speeksel of ontbindende karkassen.
Het bestuderen van echt oud DNA kan een uitdaging zijn, omdat het genetisch materiaal na verloop van tijd afbreekt, waardoor wetenschappers slechts kleine fragmenten overhouden.
Maar met de nieuwste technologie waren onderzoekers in staat om genetische informatie uit de kleine, beschadigde stukjes DNA te halen, legt senior auteur Eske Willerslev uit, een geneticus aan de Universiteit van Cambridge. In hun studie, die woensdag in het tijdschrift Nature is gepubliceerd, vergeleken ze het DNA met dat van verschillende soorten, op zoek naar overeenkomsten.
De monsters waren afkomstig van een sedimentafzetting genaamd de Kap København-formatie in Peary Land. Tegenwoordig is het gebied een poolwoestijn, zei Kjær.
Maar miljoenen jaren geleden onderging deze regio een periode van intense klimaatverandering die de temperaturen deed stijgen, zei Willerslev. Sediment heeft zich waarschijnlijk gedurende tienduizenden jaren op de locatie opgebouwd voordat het klimaat afkoelde en de vondsten tot permafrost verhardde.
De koude omgeving zou helpen om de delicate stukjes DNA te behouden - totdat wetenschappers langskwamen en de monsters eruit boorden, te beginnen in 2006.
Tijdens de warme periode in de regio, toen de gemiddelde temperaturen 20 tot 34 graden Fahrenheit (11 tot 19 graden Celsius) hoger waren dan nu, was het gebied gevuld met een ongewoon scala aan planten- en dierenleven, rapporteerden de onderzoekers. De DNA-fragmenten suggereren een mix van Arctische planten, zoals berkenbomen en wilgenstruiken, met planten die meestal de voorkeur geven aan warmere klimaten, zoals sparren en ceders.
Verhaal gaat verder
Het DNA toonde ook sporen van dieren, waaronder ganzen, hazen, rendieren en lemmingen. Eerder waren een mestkever en wat hazenresten de enige tekenen van dierenleven op de locatie, zei Willerslev.
Een grote verrassing was het vinden van DNA van de mastodont, een uitgestorven soort die lijkt op een kruising tussen een olifant en een mammoet, zei Kjær.
Veel mastodontfossielen zijn eerder gevonden in gematigde bossen in Noord-Amerika. Dat is een oceaan verwijderd van Groenland, en veel verder naar het zuiden, zei Willerslev.
"Ik had in geen miljoen jaar verwacht dat ik mastodonten in Noord-Groenland zou vinden", zegt Love Dalen, een onderzoeker in evolutionaire genomics aan de Universiteit van Stockholm, die niet betrokken was bij het onderzoek.
Omdat het sediment zich ophoopte in de monding van een fjord, konden onderzoekers ook aanwijzingen krijgen over het leven in zee uit deze periode. Het DNA suggereert dat degenkrabben en groene algen in het gebied leefden - wat betekent dat de nabijgelegen wateren toen waarschijnlijk veel warmer waren, zei Kjær.
Door tientallen soorten uit slechts enkele sedimentmonsters te halen, benadrukt het onderzoek enkele van de voordelen van eDNA, zei Benjamin Vernot, een oude DNA-onderzoeker aan het Duitse Max Planck Instituut voor Evolutionaire Antropologie die niet betrokken was bij het onderzoek.
p>
“Je krijgt echt een breder beeld van het ecosysteem op een bepaald moment,” zei Vernot. "Je hoeft dit stuk hout niet te zoeken om deze plant te bestuderen, en dit bot om deze mammoet te bestuderen."
Op basis van de beschikbare gegevens is het moeilijk met zekerheid te zeggen of deze soorten echt naast elkaar hebben geleefd, of dat het DNA uit verschillende delen van het landschap is vermengd, zegt Laura Epp, een eDNA-expert aan de Duitse Universiteit van Konstanz die niet betrokken was bij het onderzoek.
Maar Epp zei dat dit soort DNA-onderzoek waardevol is om "verborgen diversiteit" in oude landschappen aan te tonen.
Willerslev gelooft dat, omdat deze planten en dieren overleefden in een tijd van dramatische klimaatverandering, hun DNA een "genetisch stappenplan" zou kunnen bieden om ons te helpen ons aan te passen aan de huidige opwarming.
De Dalen van de Universiteit van Stockholm verwacht dat oud DNA-onderzoek steeds dieper in het verleden zal doordringen. Hij werkte aan de studie die eerder het 'oudste DNA'-record bevatte, van een mammoettand van ongeveer een miljoen jaar oud.
"Het zou me niet verbazen als je minstens een of misschien een paar miljoen jaar verder terug kunt gaan, ervan uitgaande dat je de juiste monsters kunt vinden," zei Dalen.
———
De afdeling Health and Science van Associated Press wordt ondersteund door de Science and Educational Media Group van het Howard Hughes Medical Institute. De AP is als enige verantwoordelijk voor alle inhoud.