Tiss og avføring etter dyr som levde i Chiquihuite-hulen i Mexico gir forskere DNA-data flere tusen år senere.
Tiss og avføring etter dyr som levde i Chiquihuite-hulen i Mexico gir forskere DNA-data flere tusen år senere.

Eldgammelt bjørne-DNA er hentet ut fra jord i en grotte

Forskere har brukt jordprøver istedenfor knokler til å studere genetiske forskjeller mellom dyrebestander.

Det er ikke alltid forskere er heldige og finner levninger etter flere tusen år gamle dyr og mennesker.

Men i en ny studie har forskere greid å hente ut genetisk informasjon fra jorden der dyra levde.

De hentet ut jordprøver fra gulvet i en grotte i Mexico. Der fant de DNA fra to bjørnearter: svartbjørn og en gigantisk utdødd kjøtteter. De bodde i hulen på slutten av den siste istiden.

Uten å behøve hverken tenner eller knokler kunne forskerne sekvensere nok DNA til å sammenligne genomene med andre bestander av bjørner i Amerika.

- Jeg overdriver ikke når jeg sier at potensialet for å hente ut denne typen informasjon fra en jordprøve på bare noen få gram, vil revolusjonere feltet vårt, sier Mikkel Winther Pedersen, universitetslektor ved Københavns Universitet i en pressemelding.

Peter Heintzman ved UiT Norges arktiske universitet har vært med på studien. Han er ekspert på gammelt DNA.

Fossile knokler er nokså sjeldne, sier Heintzman til forskning.no.

- Jord er overalt. Fordi det avsettes gradvis over tid, kan du ekstrahere DNA fra forskjellige nivåer og få en mye finere tidslinje for når det det skjedde endringer.

Det nye i studien er at forskerne har klart å hente ut såpass mye DNA at de kan se på genetiske forskjeller mellom ulike dyregrupper.

Det teknologiske framskrittet åpner for å utforske en rekke nye spørsmål, sier Heintzman.

Mikkel Winther Pedersen og medlemmer av forskerteamet tar forsiktig ut prøver fra de forskjellige jordlagene i hulen.
Mikkel Winther Pedersen og medlemmer av forskerteamet tar forsiktig ut prøver fra de forskjellige jordlagene i hulen.

Langt flere DNA-biter

Peter Heintzman var en av forskerne bak en annen viktig genetisk studie som ble publisert i februar. Da presenterte forskerne verdens eldste DNA-funn fra over en million år gamle mammuter.

Peter Heintzman er førsteamanuensis ved UiT Norges arktiske universitet.
Peter Heintzman er førsteamanuensis ved UiT Norges arktiske universitet.

- Den nye studien er veldig forskjellig fra den forrige. Istedenfor å se på gammelt DNA fra bein, så ser vi her på gammelt DNA fra sedimenter, rett og slett fra jord.

Han sier at det i seg selv ikke er nytt. Forskere har undersøkt DNA fra jord i en del år allerede.

- Men det folk har gjort tidligere er kun å se på hvilke arter som var tilstede.

Da kan man for eksempel finne ut at hulen var bebodd av en type flaggermus og omtrent når de holdt til der.

- Denne studien går lenger enn det, sier Heintzman.

Forskerne har klart å trekke ut langt mer DNA enn det man vanligvis får. Slik kan de se på områder av hele genomet.

- Ikke bare kan du se hva slags arter som var tilstede, du kan også se hvilke populasjoner de tilhørte.

- Dette lar oss se på noen veldig interessante aspekter.

Gigantisk bjørn

Forskerne kunne se at det bodde svartbjørn i hulen i Mexico for 16 000 år siden. Svartbjørn finnes fremdeles i USA i dag og er den mest utbredte bjørnearten.

Forskerne sammenlignet DNA fra grotten med genomet til andre svarbjørner.

- Svartbjørnen tilhørte en populasjon som var forfedre til østlige amerikanske svartbjørner. Det er interessant fordi vi kan plassere det inn i en populasjons-historie og bruke det til å få kunnskap om evolusjon i bestander over de siste titusener av år.

Denne teknikken kan fremover brukes i mange forskjellige miljøer og for forskjellige organismer, sier Heintzman.

En gigantisk bjørn hadde også søkt tilhold i grotten. Arten short-faced bear eller Arctodus levde i Nord-Amerika fra for 1,8 millioner år siden til den døde ut for 11 000 år siden.

<span class=" italic" data-lab-italic_desktop="italic">Short-faced bear</span> sammenlignet med et menneske.
Short-faced bear sammenlignet med et menneske.

Bjørnen kunne bli nesten to meter høy. Hvis du stod rett framfor den ville du kunne se den direkte inn i øynene. Tidligere forskning tyder på at den nesten bare spiste kjøtt. Når bjørnen reiste seg på to, raget den 3,5 meter over bakken.

Forskerne hadde ikke noe genom å sammenligne DNA-et de fant fra denne bjørnen med.

- Det er her vi kom inn, sier Heintzman.

- Vi sekvenserte genomer fra fossiler av short-faced bear fra Canada.

Resultatene viste at det var store forskjeller mellom bestandene i Mexico og Canada.

Urin, avføring og hår

DNA havner i jord når dyr gjør fra seg og røyter.

- Når et dyr eller menneske urinerer eller bæsjer, skilles også celler fra organismen ut. DNA-fragmentene fra disse cellene er det vi kan oppdage i jordprøvene, sier lederen av studien, Eske Willerslev, i pressemeldingen.

- Ved hjelp av ekstremt kraftige sekvenseringsteknikker, rekonstruerte vi genomer – genetiske profiler – basert på disse fragmentene for første gang. Vi har vist at hår, urin og avføring gir genetisk materiale som under rette forhold kan bevares mye lenger enn 10 000 år.

Mikkel Winther Pedersen ved Københavns Universitet tar sedimentprøver fra grotten.
Mikkel Winther Pedersen ved Københavns Universitet tar sedimentprøver fra grotten.

Det var DNA fra mus, flaggermus og rotter i tillegg til bjørner i Chiquihuite-hulen.

Flere av de samme forskerne var involvert i forskningsartikkelen om Chiquihuite-hulen i fjor. Da kunne de avsløre funn av 2000 steinredskaper og steinbiter, datert til å være 30 000 år gamle.

Hvis dette stemmer, må mennesker ha kommet til Amerika 15 000 år før det som er allment akseptert.

En miks av alt

Jordprøvene fra hule-gulvet hadde en miks av forskjellig DNA fra alt som hadde levd i hulen. Dette måtte skilles fra hverandre, forteller Peter Heintzman.

- Det aller meste kommer fra mikroorganismer som bakterier og sopp som vi ikke var så interessert i.

Forskerne klarte å rekonstruere 3-4 prosent av genomet til bjørnene.

- Det høres ikke så mye ut. Men det fremdeles mye data som vi kunne gjøre genetiske populasjonsanalyser fra.

Det er ikke funnet DNA fra mennesker i hulen så langt.

- Skraper bare overflaten

Anna Linderholm, arkeolog ved Texas A&M University kaller forskernes fremgangsmåte «et stort gjennombrudd» på feltet. Hun har ikke deltatt i studien.

- Vi skraper bare overflaten av det som er mulig ved å hente ut gammelt DNA fra sedimenter, sier hun til tidsskriftet Science.

Ron Pinhasi sier til nettstedet at studien er et «proof of concept». Han er førsteamanuensis ved instituttet for evolusjonær antropologi ved University of Vienna.

- De viser hvordan det er mulig å analysere eldgammelt DNA fra miljøprøver på en lignende måte som nå gjøres for DNA fra fossile rester.

Referanse:

Mikkel Winther Pedersen, m. fl.: «Environmental genomics of Late Pleistocene black bears and giant short-faced bears», Current Biology, 19. april 2021.

Vi vil gjerne høre fra deg!

TA KONTAKT HER
Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? Eller tips om noe vi bør skrive om?

Powered by Labrador CMS