Älteste DNA enthüllt Leben in Grönland vor 2 Millionen Jahren

NEW YORK (AP) – Wissenschaftler entdeckten die älteste bekannte DNA und nutzten sie, um aufzudecken, wie das Leben vor 2 Millionen Jahren an der Nordspitze Grönlands aussah. Heute ist es eine karge arktische Wüste, aber damals war es eine üppige Landschaft aus Bäumen und Vegetation mit einer Vielzahl von Tieren, sogar dem heute ausgestorbenen Mastodon.

„Die Studie öffnet die Tür zu einer Vergangenheit, die im Grunde verloren gegangen ist“, sagte der Hauptautor Kurt Kjær, Geologe und Gletscherexperte an der Universität Kopenhagen.

Da Tierfossilien schwer zu bekommen sind, extrahierten die Forscher Umwelt-DNA, auch bekannt als eDNA, aus Bodenproben. Das ist das genetische Material, das Organismen an ihre Umgebung abgeben – zum Beispiel durch Haare, Kot, Spucke oder verwesende Kadaver.

Das Studium wirklich alter DNA kann eine Herausforderung sein, da das genetische Material mit der Zeit zerfällt und den Wissenschaftlern nur noch winzige Fragmente übrig bleiben.

Aber mit der neuesten Technologie konnten Forscher genetische Informationen aus den kleinen, beschädigten DNA-Stücken gewinnen, erklärte die leitende Autorin Eske Willerslev, eine Genetikerin an der Universität Cambridge. In ihrer Studie veröffentlicht am Mittwoch in der Zeitschrift Natureverglichen sie die DNA mit der verschiedener Arten und suchten nach Übereinstimmungen.

Die Proben stammten aus einer Sedimentablagerung namens Formation Kap København in Peary Land. Heute ist das Gebiet eine Polarwüste, sagte Kjær.

Aber vor Millionen von Jahren erlebte diese Region eine Phase intensiver Klimaveränderungen, die die Temperaturen in die Höhe trieben, sagte Willerslev. Das Sediment hat sich wahrscheinlich über Zehntausende von Jahren an der Stelle angesammelt, bevor das Klima abgekühlt und die Funde zu Permafrost zementiert hat.

Die kalte Umgebung würde dazu beitragen, die empfindlichen DNA-Stücke zu konservieren – bis Wissenschaftler kamen und die Proben ab 2006 ausbohrten.

Während der Warmzeit in der Region, als die Durchschnittstemperaturen 20 bis 34 Grad Fahrenheit (11 bis 19 Grad Celsius) höher waren als heute, war das Gebiet mit einer ungewöhnlichen Vielfalt an Pflanzen- und Tierleben gefüllt, berichteten die Forscher. Die DNA-Fragmente deuten auf eine Mischung aus arktischen Pflanzen wie Birken und Weidensträuchern mit solchen hin, die normalerweise wärmere Klimazonen bevorzugen, wie Tannen und Zedern.

Die DNA zeigte auch Spuren von Tieren, darunter Gänse, Hasen, Rentiere und Lemminge. Zuvor seien ein Mistkäfer und einige Hasenreste die einzigen Anzeichen von Tierleben auf dem Gelände gewesen, sagte Willerslev.

Eine große Überraschung war der Fund von DNA vom Mastodon, einer ausgestorbenen Art, die wie eine Mischung aus einem Elefanten und einem Mammut aussieht, sagte Kjær.

Viele Mastodon-Fossilien wurden zuvor in gemäßigten Wäldern in Nordamerika gefunden. Das ist ein Meer von Grönland entfernt und viel weiter südlich, sagte Willerslev.

„Ich hätte in einer Million Jahren nicht erwartet, Mastodons in Nordgrönland zu finden“, sagte Love Dalen, Forscherin für evolutionäre Genomik an der Universität Stockholm, die nicht an der Studie beteiligt war.

Da sich die Sedimente in der Mündung eines Fjords angesammelt haben, konnten die Forscher auch Hinweise auf Meereslebewesen aus dieser Zeit gewinnen. Die DNA deutet darauf hin, dass Pfeilschwanzkrebse und Grünalgen in der Gegend lebten – was bedeutet, dass die nahe gelegenen Gewässer damals wahrscheinlich viel wärmer waren, sagte Kjær.

Durch das Ziehen von Dutzenden von Arten aus nur wenigen Sedimentproben hebt die Studie einige der Vorteile von eDNA hervor, sagte Benjamin Vernot, ein Forscher für alte DNA am deutschen Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie, der nicht an der Studie beteiligt war.

„Man bekommt wirklich ein umfassenderes Bild des Ökosystems zu einem bestimmten Zeitpunkt“, sagte Vernot. „Du musst nicht dieses Stück Holz finden, um diese Pflanze zu studieren, und diesen Knochen, um dieses Mammut zu studieren.“

Auf der Grundlage der verfügbaren Daten ist es schwer zu sagen, ob diese Arten wirklich nebeneinander lebten oder ob die DNA aus verschiedenen Teilen der Landschaft vermischt wurde, sagte Laura Epp, eine eDNA-Expertin an der deutschen Universität Konstanz, die dies nicht war am Studium beteiligt.

Aber Epp sagte, diese Art von DNA-Forschung sei wertvoll, um „verborgene Vielfalt“ in alten Landschaften aufzuzeigen.

Willerslev glaubt, dass, weil diese Pflanzen und Tiere während einer Zeit des dramatischen Klimawandels überlebt haben, ihre DNA einen „genetischen Fahrplan“ bieten könnte, um uns bei der Anpassung an die aktuelle Erwärmung zu helfen.

Dalen von der Universität Stockholm erwartet, dass die Erforschung alter DNA immer tiefer in die Vergangenheit vordringen wird. Er arbeitete an der Studie, die zuvor die „älteste DNA“-Aufzeichnung von einem etwa eine Million Jahre alten Mammutzahn enthielt.

„Ich wäre nicht überrascht, wenn Sie mindestens eine oder vielleicht ein paar Millionen Jahre weiter zurückgehen könnten, vorausgesetzt, Sie finden die richtigen Proben“, sagte Dalen.

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