Таксономические профили растительного сообщества, обнаруженные в метагеномах. Таксоны, выделенные жирным шрифтом, представляют собой роды, обнаруженные только в виде ДНК, а не в виде макроископаемых или пыльцы. Звездочками отмечены те, которые обнаружены на других плиоценовых участках Арктики. Вымершие виды, идентифицированные либо по макрофоссилиям, либо по филогенетическим размещениям, отмечены крестиком. Прочтения, классифицированные как Pyrus и Malus, отмечены символом фунта и, вероятно, представляют собой чрезмерно классифицированные последовательности ДНК, принадлежащие другим видам в пределах Rosaceae, которые не присутствуют в качестве эталонного генома. — Кембриджский университет
Впервые была идентифицирована ДНК возрастом два миллиона лет, что открывает новую главу в истории эволюции, «меняющую правила игры».
Микроскопические фрагменты ДНК окружающей среды были обнаружены в отложениях ледникового периода на севере Гренландии. Используя передовые технологии, исследователи обнаружили, что фрагменты на миллион лет старше, чем предыдущий рекорд ДНК, взятый из кости сибирского мамонта.
Древняя ДНК была использована для составления карты двухмиллионнолетней экосистемы, пережившей экстремальные климатические изменения. Исследователи надеются, что результаты помогут предсказать долгосрочные экологические последствия сегодняшнего глобального потепления.
Открытие было сделано группой ученых под руководством профессора Эске Виллерслева и профессора Курта Х. Кьера. Профессор Виллерслев является научным сотрудником Колледжа Святого Иоанна Кембриджского университета и директором Центра геогенетики Фонда Лундбека в Копенгагенском университете, где также работает профессор Кьер, эксперт в области геологии.
Сегодня (7 ДЕКАБРЯ 2022 г.) в журнале Nature опубликованы результаты исследования 41 пригодного для использования образца, спрятанного в глине и кварце.
Профессор Виллерслев сказал: «Наконец-то открыта новая глава, охватывающая один миллион дополнительных лет истории, и впервые мы можем напрямую взглянуть на ДНК прошлой экосистемы, которая была в далеком прошлом…
«ДНК может быстро деградировать, но мы показали, что при правильных обстоятельствах теперь мы можем вернуться во времени дальше, чем кто-либо мог себе представить».
Профессор Кьер сказал: «Образцы древней ДНК были найдены захороненными глубоко в отложениях, которые накапливались более 20 000 лет. В конечном итоге осадок сохранился во льду или вечной мерзлоте и, что особенно важно, не подвергался воздействию человека в течение двух миллионов лет».
Неполные образцы, длиной в несколько миллионных долей миллиметра, были взяты из формации Копенгаген, осадочных отложений толщиной почти 100 метров, спрятанных в устье фьорда в Северном Ледовитом океане в самой северной точке Гренландии. Климат в Гренландии в то время варьировался от арктического до умеренного и был на 10-17°C теплее, чем в Гренландии сегодня. Осадок накапливался метр за метром в мелководной бухте.
Ученые обнаружили свидетельства существования животных, растений и микроорганизмов, включая северных оленей, зайцев, леммингов, берез и тополей. Исследователи даже обнаружили, что мастодонты, млекопитающие ледникового периода, добирались до Гренландии, прежде чем вымерли. Ранее считалось, что ареал слонових животных не простирается до Гренландии от их известного происхождения в Северной и Центральной Америке.
Детективная работа 40 исследователей из Дании, Великобритании, Франции, Швеции, Норвегии, США и Германии раскрыла секреты фрагментов ДНК. Процесс был кропотливым — сначала им нужно было установить, спрятана ли ДНК в глине и кварце, и если да, то смогут ли они успешно отделить ДНК от осадка, чтобы исследовать ее? Ответ, в конце концов, был да. Исследователи сравнили каждый отдельный фрагмент ДНК с обширными библиотеками ДНК, собранными у современных животных, растений и микроорганизмов. Начала складываться картина ДНК деревьев, кустов, птиц, животных и микроорганизмов.
Некоторые из фрагментов ДНК было легко классифицировать как предшественников современных видов, другие можно было связать только на уровне рода, а некоторые произошли от видов, которые невозможно поместить в библиотеки ДНК животных, растений и микроорганизмов, все еще живущих в 21 веке. .
Образцы возрастом два миллиона лет также помогают ученым составить картину ранее неизвестной стадии эволюции ДНК целого ряда видов, существующих до сих пор.
Профессор Кьер сказал: «Экспедиции стоят дорого, и многие образцы были взяты еще в 2006 году, когда команда находилась в Гренландии для другого проекта, и с тех пор они хранятся.
«Только после того, как было разработано новое поколение оборудования для выделения и секвенирования ДНК, мы смогли найти и идентифицировать очень маленькие и поврежденные фрагменты ДНК в образцах донных отложений. Это означало, что мы, наконец, смогли нанести на карту двухмиллионную экосистему».
Доцент Миккель В. Педерсен, соавтор статьи, также работающий в Центре геогенетики Фонда Лундбека, сказал: «Экосистема Кап-Копенгаген, не имеющая современного эквивалента, существовала при значительно более высоких температурах, чем мы сегодня — и потому, что, на первый взгляд, климат, кажется, был похож на климат, который мы ожидаем на нашей планете в будущем из-за глобального потепления.
«Один из ключевых факторов здесь — в какой степени виды смогут приспособиться к изменению условий, возникающему в результате значительного повышения температуры. Данные свидетельствуют о том, что больше видов могут эволюционировать и адаптироваться к сильно меняющимся температурам, чем считалось ранее. Но, что особенно важно, эти результаты показывают, что им нужно время, чтобы сделать это. Скорость сегодняшнего глобального потепления означает, что у организмов и видов нет этого времени, поэтому чрезвычайная климатическая ситуация остается огромной угрозой для биоразнообразия и всего мира — вымирание некоторых видов, включая растения и деревья, не за горами».
Изучая древнюю ДНК из формации Кап Копенгаген, исследователи также обнаружили ДНК широкого спектра микроорганизмов, включая бактерии и грибы, которые они продолжают картировать. Подробное описание биологического взаимодействия между животными, растениями и одноклеточными организмами в бывшей экосистеме самой северной точки Гренландии будет представлено в будущей исследовательской работе.
Теперь есть надежда, что некоторые «уловки» обнаруженной двухмиллионной ДНК растений могут быть использованы для того, чтобы сделать некоторые виды, находящиеся под угрозой исчезновения, более устойчивыми к потеплению климата.
Профессор Кьер сказал: «Возможно, что генная инженерия сможет имитировать стратегию, разработанную растениями и деревьями два миллиона лет назад, чтобы выжить в климате, характеризующемся повышением температуры, и предотвратить исчезновение некоторых видов, растений и деревьев. Это одна из причин, по которой этот научный прогресс настолько важен, потому что он может показать, как попытаться противодействовать разрушительному воздействию глобального потепления».
Находки из формации Кап-Копенгаген в Гренландии открыли совершенно новый период в обнаружении ДНК.
Профессор Виллерслев объяснил: «ДНК, как правило, лучше всего выживает в холодных и сухих условиях, таких как те, которые преобладали в течение большей части периода с тех пор, как материал был депонирован в Копенгагене. Теперь, когда мы успешно извлекли древнюю ДНК из глины и кварца, вполне возможно, что глина могла сохранить древнюю ДНК в теплой и влажной среде на участках, найденных в Африке.
«Если мы сможем начать исследовать древнюю ДНК в глиняных зернах из Африки, мы сможем собрать новаторскую информацию о происхождении многих различных видов — возможно, даже новые знания о первых людях и их предках — возможности безграничны. ”
Экосистема возрастом 2 миллиона лет в Гренландии обнаружена ДНК окружающей средыДанные/статистический анализ
Астробиология
