De siste årene har forskning på gammelt DNA skutt fart. Forskere har klart å hente ut DNA fra gamle knokler, fra jord i grotter og bunnen av innsjøer.

Restene av arvestoffet kan fortelle om natur og mennesker i fortiden.

I 2021 meldte forskere om funn av verdens eldste DNA. Det kom fra mammuter som levde for rundt en million år siden.

Nå har en dansk-ledet forskergruppe avdekket DNA fra Grønland som er omtrent dobbelt så gammelt. Studien er publisert i tidsskriftet Nature.

Arvestoff fra elefantdyret mastodont, tuja, bjørk, reinsdyr, gjess og mye mer forteller om økosystemet på Grønland i første del av kvartær, perioden som omfatter istidene.

Forskere ved UiT Norges arktiske universitet har deltatt i studien.

LES OGSÅ

To døde i forsøk med lovende svensk Alzheimer-medisin

Sprenger grensene

– DNA kan brytes ned raskt, men vi har vist at under de rette omstendighetene kan vi nå gå lenger tilbake i tid enn noen kunne ha våget å forestille seg, sier professor Eske Willerslev i en pressemelding.

Han er blant annet direktør for Lundbeck Foundation GeoGenetics Center ved Københavns Universitet.

Denne gangen har forskerne ikke hentet DNA fra knokler, men fra sedimenter.

Sedimenter er løse masser som har samlet seg på land eller på bunnen av vann. Det kan bestå av biter og partikler av stein, jord eller biologisk materiale.

Et varmere Grønland

Forskerne har analysert 41 prøver. De er tatt fra en hundre meter tykk samling med sedimenter ved munningen til en fjord nord i Grønland. Plassen kalles Kap København.

Sedimentene hadde bygget seg opp over 20.000 år under en mellomistid for omtrent to millioner år siden. På denne tiden var det over ti grader varmere på Grønland enn i dag.

De siste 2,6 millioner årene har jorden gått inn og ut av istider, avløst av kortere, varmere mellomistider.

– Sedimentet ble til slutt bevart i is eller permafrost og, avgjørende, ikke forstyrret av mennesker på to millioner år, sier professor Kurt H. Kjær ved Lundbeck Foundation GeoGenetics Centre, som også var med på studien.

Var det skog der?

I prøvene fant forskerne fragmenter av DNA fra et økosystem på Grønland som var annerledes enn dagens. Det var en grønnere og varmere øy.

I dag er cirka 81 prosent av Grønland dekket av is hele året, ifølge Store norske leksikon.

For to millioner år siden vokste det flere typer treslag på øya, viste DNA-analysen.

– Vi har diskutert mye hvorvidt det var skog eller bare noen spredte trær, forteller Inger Greve Alsos.

Hun er professor i biologi ved UiT Norges arktiske universitet og har deltatt i studien.

– Ut ifra at det var såpass mange arktiske arter til stede i tillegg, tror vi at det var mer spredte trær og mye tundra-landskap, sier Alsos til forskning.no.

Forskerne fant blant annet spor av bjørk, osp og vier.

– Vi fant også hagtorn, barlind og tuja. Det er ikke arter som man forbinder med Arktis i det hele tatt i dag.

Mastodont og reinsdyr

Videre dukket det opp spor fra noe av dyrelivet.

Det viste seg at det levde mastodonter på Grønland på på denne tiden. Det var et digert elefantdyr som levde i Nord- og Sentral-Amerika frem til det døde ut for rundt 10.000 år siden.

Studien viser at disse istids-dyrene spredde seg helt opp til Grønland.

Forskerne fant også DNA fra reinsdyr, hare, gås og lemen. Det er dyr som fremdeles finnes på Grønland i dag.

Viser utviklingen av de arktiske artene

Når det gjelder plantelivet, forteller Alsos at det er en blanding av arktiske arter som vi kjenner fra i dag og boreal skog. Boreal skog er barskogen som finnes i Norge, Canada og i nordområdene.

Forskerne fant for eksempel mjødurt på det gamle Grønland. Mjødurt er vanlig i Norge, men finnes ikke i arktiske områder i dag.

Av 102 planteslekter var det 39 prosent som ikke lenger vokser på Grønland, men som finnes i skog i Nord-Amerika i dag. For eksempel gran, tuja og hagtorn.

– Dette er tiden da nedkjølingen av jorden begynte. Man må huske på at arktisk vegetasjon er bare cirka 2 til 2,5 millioner år gammel, sier Alsos.

I den nye studien kan forskerne se tilbake på utviklingen av plantelivet da det begynte å bli skikkelig kaldt i nord.

– Det fantes kalde høyalpine områder som i Himalaya, for eksempel. Den nye studien støtter teorien vi har om at den arktiske vegetasjonen delvis er fra tidligere alpine arter og delvis er fra den boreale skogen.

Den boreale skogen strakte seg helt nord på Grønland før.

Stamfedre

Fra noen arter hadde forskerne nok materiale til å gjøre en genetisk sammenligning med nålevende arter som finnes i området.

Da fant de ut at artene som levde der for to millioner år siden, er stamfedre for dagens arter.

– Vi ser det både med dyrene og plantene, sier Alsos.

Det er egentlig helt som forventet, sier hun.

– De levde to millioner år tidligere, så de burde være stamfedre. Men det er veldig fint å se at det genetiske svarer til forventningene. Det gjaldt både for treslagene bjørk, osp og vier, men og med dyrene vi har gjort det på.

LES OGSÅ

Jørn Hurum: 12 av de mest spennende funnene av forhistoriske dyr

– Gir innsikt i fortidens økosystemer

Alexandra Rouillard er postdoktor ved UiT Norges arktiske universitet ved Institutt for geovitenskap. Hun har også deltatt i studien.

– Det er forbløffende å forestille seg at den polare ørkenen i høy-Arktis i dag, en gang hadde et habitat som var frodig nok til å opprettholde megafauna og «åpen skog» type planter, skriver Rouillard på e-post til forskning.no.

Det er heller ikke så lenge siden, med tanke på at de tektoniske platene lå på samme måte som i dag, påpeker hun.

– Disse plantene og dyrene ville fortsatt ha måttet overleve polarnatten, det vil si at de var tilpasset den på et vis, skriver Rouillard.

Anne Elisabeth Bjune er professor ved Universitetet i Bergen og forsker ved Bjerknessenteret for klimaforskning. Hun jobber med fortidens vegetasjons- og klimahistorie ved å bruke planterester, og har ikke deltatt i studien.

– De nye miljø-DNA dataene som blir presentert fra Grønland gir oss god innsikt fortidens økosystemer – for både planter og dyr, fra hav og land, skriver Bjune på e-post til forskning.no.

– Både dataene i seg selv er viktige og også den metodiske utviklingen som er gjort i denne studien, fortsetter hun.

Bjune skriver at dataene er viktige av to grunner: De representerer en tidsperiode som vi ikke har mye detaljert kunnskap om, og de gir oss kunnskap om sammensetningen av økosystemer i et klima som er forventet i fremtiden.

Brutt opp i småbiter

– Det er veldig korte sekvenser. Det er som forventet når det er så gammelt, sier Inger Greve Alsos.

– Når du har så korte sekvenser, så må du ha ganske mye av det for å være sikker på identifiseringen. Hvis ikke, kan du få en tilfeldig match.

For å finne ut hva slags DNA som er i prøven, ble fragmentene matchet med DNA fra dagens arter som har fått hele sitt genom kartlagt.

Her var referansebiblioteket ved UiT viktig. Det er laget ut fra planter i herbariet ved Tromsø museum. Biblioteket inneholder over 1.500 plante-genomer som er brukt til å identifisere hva slags DNA som fantes i prøvene.

Slike biblioteker er viktige verktøy, sier Alsos.

Hun tror det helt sikkert var DNA fra mange andre organismer i prøvene, som forskjellige insekter, mose og lav.

– Vi har ikke klart å fiske det ut, for vi har ikke fulle genom-sekvenser. Når vi sier at vi har avdekket et økosystem, så er det fortsatt hovedfokus på de store karplantene og pattedyrene.

Bevart i leire og kvarts

Med så gammelt DNA er det høy risiko for forurensning. Alsos sier at en styrke ved studien er at de fant eldgammelt pollen og fossiler fra mange av de samme slektene eller artene som de fant DNA fra.

– Det er stor overenstemmelse. Det var for meg veldig overbevisende om at dette er korrekt. Så ser man selvfølgelig på mønsteret av skader som viser at DNA-et er gammelt.

Gode bevaringsforhold gjorde det mulig å finne DNA fra to millioner år tilbake.

– Plassen er omtrent så langt nord du kan komme i Arktis. Lav temperatur bevarer DNA, sier Alsos.

Forskerne hentet ut DNA fra leire, smektitt og kvarts i sedimentene. Smektitt er en gruppe leirmineraler som sveller i kontakt med vann.

– Vi vet at leire binder DNA veldig bra. Smektitt binder det enda bedre. Hvis DNA-et ligger løst, vil mikroorganismer bare spise det opp, og det vil brytes ned. Men hvis det er kjemisk bundet fast, bevares det bedre, sier Alsos.

Teoretiske studier om hvor lenge DNA kan bevares, er gjort basert på bein, forteller Alsos.

Er grensen nådd?

Alexandra Rouillard synes noe av det mest spennende med den nye forskningen er alderen på DNA-et.

– Fra et teknisk synspunkt skyver dataene som presenteres i denne artikkelen grensene for hva vi kan være i stand til å oppdage ved bruk av DNA tilbake til millioner av år, forteller Rouillard.

Vil rekorden bli slått igjen, eller er grensen nådd for hvor gammelt DNA det er mulig å finne?

– Det er vanskelig å si, for vi har trodd før at vi var på grensen, sier Alsos.

– Er det noe som virkelig preger forskning på urgammelt DNA, så er det at man sprenger grensene. Men vi er nok på den teoretiske nedre del av grensen for hvor langt tilbake man kan gå.

Fagfeltet er bare cirka 20 år gammelt, sier Alsos.

Det er uansett mye spennende som gjenstår å forske på fra de siste 2 millioner år.

– Innen fagmiljøet så har vi egentlig ikke lett så mye i så gamle prøver. Fordi vi ikke har visst at det går an å finne DNA i dem. De aller fleste studier av urgammelt DNA er mindre enn 50.000 år gammelt.

– Jeg tror vi nå kommer til å oppsøke flere steder med sedimenter som er eldre og se hva vi kan finne, sier Inger Greve Alsos.

—————

Denne saken kan du også lese på engelsk på sciencenorway.no

Referanse:

Kurt H. Kjær, m. fl.: «A 2-million-year-old ecosystem in Greenland uncovered by environmental DNA», Nature, 7. desember 2022.

LES OGSÅ

Vil fremtidens geologer se at det skjedde noe dramatisk på jorden fra 1950?