Próbki zamrożonej gleby, które stały się przedmiotem nowego badania, pobrano z wiecznej zmarzliny w Kanadzie na początku 2010 roku. Cenny materiał przeleżał kilkanaście lat w laboratoryjnej zamrażarce, ale nie doczekał się żadnych badań. Aż do momentu, w którym trafił w ręce Tylera Murchie’ego, archeologa z kanadyjskiego McMaster University specjalizującego się w badaniu starożytnego DNA.
– Znalazłem próbki w zamrażarkach, gdy szukałem materiałów do nowego projektu badawczego. Jednym z moich obowiązków, jako doktoranta w centrum badań nad starożytnym DNA, była konserwacja zamrażarek, więc dobrze wiedziałem, jakie fascynujące rzeczy mogą się tam znajdować – mówi Murchie, główny autor nowego badania.
DNA mamuta włochatego przetrwało tysiące lat
Murchie zdecydował się zbadać próbki pod kątem zawartości śladów DNA zwierząt, które tysiące lat temu mogły przemierzać surowe tereny dzisiejszej Kanady. Chociaż większość próbek DNA jest pobierana z materiałów takich jak kości lub włosy, to gleba także może zawierać ślady genetyczne, pozostawione przez zwierzęta wraz z odchodami lub martwymi komórkami naskórka. Tego typu pozostałości nazywane są eDNA (od ang. enviromental DNA – DNA środowiskowe).
Przypomnijmy że na początku 2021 roku naukowcy z Uniwersytetu Cambridge po raz pierwszy w historii zsekwencjonowali genom zwierzęcia z czasów epoki kamiennej. Zrobili to wyłącznie na podstawie próbek pobranych z gleby i osadów znalezionych w jaskini w Ameryce Północnej. Z kolei w lipcu inny zespół badaczy udowodnił, że materiał genetyczny zwierząt dosłownie unosi w powietrzu. Pozwala to na wykrywanie konkretnych gatunków nawet w promieniu kilkuset metrów.
Nowa analiza, której wyniki opublikowano w czasopiśmie „Nature Communications”, ujawniła, że w glebie z Kanady również znajdowały się ślady prehistorycznego DNA. Zespół pracujący pod kierunkiem Murchiego zidentyfikował DNA wielu roślin i zwierząt, a najstarsze próbki pochodziły sprzed 30 tys. lat.
Mamuty przetrwały o wiele dłużej niż sądzono
Naukowcy zrekonstruowali pradawny ekosystem, porównując znalezione próbki DNA z bazą zawierającą zsekwencjonowane genomy różnych gatunków zwierząt. Do określenia wieku próbek wykorzystali datowanie radiowęglowe, któremu poddali materiał roślinny uwięziony w glebie.
– Wystarczy zebrać maleńkie drobinki osadu – w tym przypadku od ok. 0,5 do 1 grama – aby zrekonstruować cały ekosystem, z różnymi zwierzętami, które w danym czasie istniały na tym obszarze – wyjaśnia Murchie.
Analiza gleby z wiecznej zmarzliny dała nieoczekiwane wyniki. Badanie sugeruje bowiem, że duże ssaki, takie jak mamuty włochate, dzikie konie i prażubry przetrwały o wiele dłużej, niż dotychczas sądzono. Zespół Murchiego znalazł dowody na obecność DNA mamuta włochatego i konia północnoamerykańskiego w próbkach sprzed 5000 lat, choć do tej pory uważano, że zwierzęta te wymarły 5–8 tys. lat wcześniej.
DNA mamuta włochatego ujawni, czemu wyginęły?
Przyjmuje się, że duże gatunki zamieszkujące niegdyś Amerykę Północną wymarły w okresie przejścia z plejstocenu w holocen, a więc około 11–14 tys. lat temu. Wtedy zmiany klimatu sprawiły, że środowisko stało się dla nich nieprzyjazne.
Debata nad tym, co było główną przyczyną wyginięcia mamutów, trwa od dziesięcioleci, a kolejne badania dają sprzeczne wyniki. Za dwa najbardziej prawdopodobne czynniki uważa się ocieplenie klimatu (skutkujące utratą pożywienia i siedlisk) oraz nadmierne polowania prowadzone przez ludzi.
Nowe badanie dodaje do tej dyskusji kolejny wątek. Analiza próbek DNA sugeruje bowiem, że duże ssaki, takie jak mamuty i żubry, masowo ginęły już przed ociepleniem klimatu, a mimo to dotrwały do połowy holocenu.
– Dzięki nowym technologiom pozwalającym na badanie starożytnego DNA zdaliśmy sobie sprawę, ile informacji o historii życia i ewolucji jest przechowywanych w wiecznej zmarzlinie – powiedział Murchie.
Naukowcy chcący zbadać uwięzione w lodzie i zmarzniętej ziemi próbki DNA muszą się pospieszyć. Spowodowane przez człowieka globalne ocieplenie sprawia, że ziemia rozmarza w niespotykanym dotychczas tempie. A gdy wieczna zmarzlina stopnieje, DNA prehistorycznych zwierząt i ludzi zostanie bezpowrotnie utracone.
Źródło: Nature Communications.