ДНК на 2 млн. години разкри изгубен свят

Преди два милиона години пейзажът в покрайнините на някои от най-северните земи на Земята, само на 800 км от Северния полюс, не би могъл да изглежда по-различно от днешната полярна пустиня. Но ново проучване установява, че вместо това те са били богато залесени - толкова продуктивно, че са били дом на различни видове като северни елени, гризачи и, изненадващо, дори величествени мастодонти.

Използвайки древни фрагменти от ДНК, вероятно най-старите, анализирани някога успешно, учените успяват да реконструират „безпрецедентен“ поглед към древния, горист пейзаж на покрива на света, казва Микел Педерсен, географ от Университета в Копенхаген и автор на новия анализ, публикуван в Nature, цитира nationalgeographic.bg.

Този арктически пейзаж няма съвременен еквивалент, казва екипът. Това не е нито бореална гора, каквато се среща в съвременна Скандинавия, нито умерена гора, а уникална комбинация между двете. Екипът открива следи от над сто различни растителни вида, насекоми, морски видове, и най-вълнуващото - девет вида гръбначни животни, чиито вкаменелости никога не са били виждани в Гренландия - от дребни гризачи през предци на зайците до една единствена следа от мастодонт.

Заедно ДНК рисува картината на сложна, пълноценна екосистема, съществувала и развивала се през епоха, когато полярният регион е бил с между 11 до 17°C по-топъл от днес, и която предоставя един от най-близките възможни аналози на бъдещето в затоплящия се свят.

Констатациите на новото проучване са „не просто прозорец към един стар свят, а към различна климатична реалност“, казва Браян Бума, еколог от Фонда за защита на околната среда, койт

Има лъч надежда, казва той - забележително е, че такова богато местообитание е съществувало в онзи горещ свят. Но съществена разлика е, че екосистемата вероятно е имала много време да се адаптира и да се развие в сравнение с текущия темп на затопляне на планетата.

Пейзаж на изобилието

Арктика се затопля с поне 0,5°C всяко десетилетие, а зимните температури са се повишили с 6°C от 80-те години на миналия век. При най-лошия сценарий за изменение на климата регионалните температури биха могли да скочат почти толкова високо, колкото тези в ерата, представени от пробите.

Пред лицето на подобна промяна, разбирането на бъдещето на Арктика налага да се изясни нейното минало, казва съавторът на изследването Ексе Уилерслев, еволюционен генетик в Кеймбриджкия университет. Това е един от малкото начини да добием “някаква представа как природата може да реагира на повишаващите се температури“.

Ерата на изследването - преди около два милиона години, не е идеална аналогия по отношение на бъдещето. Земята е била гореща в продължение на няколко милиона години, но се охлаждала постепенно, преминавайки през етапи на ледени и топли периоди.

И все пак е имало невероятно биоразнообразие, казва Наталия Рибчински, палеобиолог от Канадския музей на природата, която не участва в проучването. Топлината поддържала гори в Арктика, населени с камили, мечки, бобри и много други гръбначни животни.

И е “удивително да се види, че това наследство се е запазило“, дори когато климатът е започнал да се охлажда, казва тя.

Дървета като червения кедър, които днес се срещат много по на юг на места като остров Ванкувър, осейвали пейзажа. Фрагменти от ДНК на мечоопашати раци, които днес виреят в топлите води на Гълфстрийм в източната част на САЩ, предполагат, че крайбрежните води са били с много по-приятни температури. Наличието на северни елени и мастодонти - големи животни, които ядат много, означава, че пейзажът е бил наистина продуктивен.

Екипът обаче не открива никакви генетични следи от месоядни животни - жизненоважна част от една пълноценна екосистема, но е вероятно те да са присъствали, оставяйки след себе си само частици от генетичен материал, казва Педерсен.

„Ако продължим да събираме проби и да търсим по-дълбоко, моята прогноза е, че в един момент ще “заловим” някои от месоядните“, казва той.

Забележителни научни открития

Детайлната реконструкция е правена в продължение на близо 20 години. През 2006 г. някои от членовете на екипа посещават обекта Kap Kobenhavn в Северна Гренландия, търсейки замръзнала кал, която може да съдържа запазена ДНК.

На мястото, открито преди около 40 години, учените, търсещи древни арктически седименти, вече са открили малки фрагменти от древни брезови клони и шишарки, парче от заешки зъб и още доказателства за горски пейзаж.

Откритите по-рано вкаменелости и поленови зърна разкриват голяма част от историята. Но екипът се пита дали има още тайни, скрити в почвата. През 2006 г. и по време на следващите полеви сезони те събират повече замръзнала кал, която отнасят в лабораторията на Университета в Копенхаген. Но тогава инструментите за анализиране на ДНК - особено на такъв стар материал - все още не са достатъчно чувствителни, за да осигурят задоволителни резултати.

Затова с появата на всяка нова технология, учените опитват отново. Някой научил, че ДНК фрагменти, прикрепени към глинени частици, се запазват особено добре, затова се насочва към глини. Друг открива, че могат да секвенират всички ДНК фрагменти, някои от които достигат до 30 базови двойки - само 1/1000 от размера на средния ген на гръбначни животни. Бавно, но сигурно този напредък позволява на екипа да анализира гренландската ДНК, която вероятно е милион години по-стара от всички анализирани преди това проби.

„Чувстваме се почти вълшебно да можем да направим такава пълна картина на древна екосистема от малки фрагменти запазена ДНК“, пише Бет Шапиро, еволюционен биолог от Калифорнийския университет в Санта Круз, който не участва в изследването.

„Продължаваме да задаваме максимални възрастови граници за себе си и след това нарушаваме тези граници с подобряването на технологиите.“

На челната снимка: Част от ледената покривка на Гренландия по Североизточното крайбрежие – изглед от 12 190 м. Скорошен анализ на ДНК фрагменти предполага, че този леден терен днес някога е изобилствал от живот