To millioner år gammelt DNA er ifølge danske Eske Willerslev og en forskergruppe fra Københavns Universitet identificeret for første gang nogensinde.
Det historiske resultat er netop publiceret i tidsskriftet Nature.
»Vi kigger længere tilbage i tiden, end vi nogensinde har været i stand til,« siger studiets førsteforfatter, professor Kurt H. Kjær, til Videnskab.dk.
Før kom rekorden for det ældste DNA, der er fundet, fra et 1,1 millioner år gammelt mammut-ben, der blev præsenteret i et Nature-studie i 2021. Forskningen flytter dermed milepælen for DNA-datering 1 million år tilbage i tiden, konkluderer Willerslev-gruppen.
Gennem den rekordgamle DNA, der er udvundet af 41 sedimentprøver fra Nordgrønland, er det lykkedes forskerne at genskabe et billede af et 2 millioner år gammelt økosystem.
I økosystemet finder de DNA fra en mastodont - en elefant, der er beslægtet med de nulevende elefanter og med mammutten - og dolkhaler, der bedst kan beskrives som et gadekryds mellem en krabbe og en skorpion.
Dyrene er aldrig fundet før i Arktis.
»For mig er det de to mest overraskende og sensationelle fund, vi har gjort,« siger Kurt H. Kjær, der er professor i geogenetik på Københavns Universitets Globe Institute.
Nogle forskere stiller sig dog kritiske over for sikkerheden i DNA-fundne fra fortidsdyrene - herunder mastodonten. Det skal vi høre mere om senere.
»Fantastisk præstation« og »top notch forskning«
Som udgangspunkt har flere fagfæller svært ved at få armene ned over resultaterne.
Professor ved Aarhus Universitet Mikkel Heide Schierup har ikke været involveret i studiet, men han har læst det for Videnskab.dk og kalder det for en »fantastisk præstation«:
»Det er altid fedt, når nogle forskere rykker grænserne for, hvad der er muligt. Og det gør de i høj grad. 2 millioner år er rigtig langt tilbage i tiden,« siger professoren fra Center for Bioinformatik på Aarhus Universitet.
»Det er top notch forskning,« fortæller professor i evolutionær-genetik Hendrik Poinar, der heller ikke har været involveret i studiet, til Videnskab.dk.
»Det er en utrolig mængde af DNA, de finder i deres jordprøver på trods af alderen,« tilføjer professoren fra McMaster University i Canada.
Hendrik Poinar er - som Eske Willerslev - en af pionererne inden for metoden kaldet miljø-DNA - i forskerkredse bedre kendt som eDNA eller ‘Environmental DNA’.
Miljø-DNA er metoden, som Willerslev-gruppen har brugt til at kortlægge den oldgamle DNA i det nye studie - læs mere i faktaboksen.
\ Miljø-DNA
Miljø-DNA går ud på at finde DNA fra dyr og mennesker i miljøet omkring dem. DNA'et kommer altså ikke direkte fra en knogle eller et fossil.
Hvis mammutterne eksempelvis strejfede rundt i Sibirien for mange tusinde år siden, har de store pelsede elefanter nemlig efterladt hår, ekskrementer og andet genetisk materiale forskellige steder på deres vej.
DNA’et er siden indlejret i sedimenter i årtusinder. Derfor bør forskere kunne finde gammelt DNA fra eksempelvis mammutter, hvis de graver i jorden.
En af styrkerne ved eDNA er, at den gør det muligt at kortlægge alle dele af et økosystem ud fra en enkelt jordprøve på relativ kort tid. Samtidig er metoden billig, hvilket gør det muligt at indsamle hobevis af prøver fra store områder.
Nordgrønland var frodigt og fyldt med planter og dyr
I alt har Willerslev-gruppen fundet DNA fra 8 dyr og 102 plantearter fra et område i Nordgrønland, der går under navnet Kap København-formationen.
Kap København er også blevet kaldt et ‘geologisk Pompeji’, fordi gamle plante- og dyrerester tegner et detaljeret billede af fortidens naturmiljø i Jordens allernordligste egne. Et billede, der er helt forskelligt fra nutidens Nordgrønland.
Det bekræftes også af Willerslev-gruppens nye fund. Blandt andet gennem fundet af dolkhale-DNA:
»Dolkhalen har været uændret de seneste mange millioner år. Den er derfor meget unik rent DNA-mæssigt. Fundet tyder på, at havtemperaturerne har været 6-8 grader varmere, end den er nu. Og at der har været et lavvandet havmiljø, som vi ikke har kendt til før. Ellers ville dolkhalen simpelthen ikke have levet deroppe,« siger Kurt H. Kjær.
På land har området været op mod 11-17 grader varmere, end det er i dag, og det har altså også været langt frodigere med et rigt plante- og dyreliv.
Området har været en form for nordisk skov med poppel-, bjørk- og thuja-træer samt en række buske og urter. Det grønne landskab har været beboet af kaniner, rensdyr og - hvad der er mest opsigtsvækkende - mastodonter.
»Det ændrer jo rigtig meget ved forståelsen og udbredelsen af de store dyr i Arktis. Hvordan de er kommet til Grønland, kan man spekulere en del over. Det er mindblowing,« lyder det fra Kurt H. Kjær.
Du kan se forskernes bud på, hvordan området i Nordgrønland så ud for 2 millioner år sammenlignet med i dag:
Skeptisk overfor mastodont-fund
Flere forskere er dog - på trods af det nye studies resultater - ikke helt overbeviste om, at det store elefantdyr nødvendigvis har rendt rundt i Nordgrønland for 2 millioner år siden.
»Jeg synes, at plantedataene er virkelig fascinerende, og genopbygningen af den omkringliggende økologi er virkelig fantastisk,« lyder det fra Hendrik Poinar.
»Jeg synes dog, det er lidt for lidt data til at identificere de dyr, jeg er mest interesseret i - mammutter og mastodonter. Men det er en god start,« tilføjer han.
Geolog og palæontolog Ole Bennike er også skeptisk overfor elefant-fundet:
»Det er højst opsigtsvækkende. Men jeg må sige, jeg er skeptisk – vi burde have fundet knogler eller tænder af elefanter i Canada eller Grønland, tænker jeg,« siger Ole Bennike, der er seniorforsker ved GEUS og en af forskerne bag opdagelsen af Kap København-formationens helt specielle miljø.
Usikkerhed om rekonstruktion
Ole Bennike besøgte første gang Kap København i 1980. Han har siden fundet rester af frø, frugter, blade, pollen, insektrester, en kindtand af en uddød kanin og en tak af rensdyr fra området.
Han er dermed en af de forskere i verden, der kender Kap København-formationen allerbedst. Han er til gengæld usikker på, hvor meget ny viden om området Willerslev-gruppens arbejde egentlig bidrager med.
Selvom Ole Bennike ikke er ekspert i DNA-analyse, kender han områdets fossiler særdeles godt og har et overblik over, hvor der er fundet ældgamle, fossile spor af diverse dyre- og plantearter.
»Jeg tvivler ikke på, at de har lavet deres arbejde ordentligt. Men jeg undrer mig stadig. Det passer ikke helt med min viden om området,« siger OIe Bennike.
»Vi ved, at der levede hundrede - måske tusindvis forskellige dyrearter. Og de har altså ‘kun’ fundet DNA fra 8 forskellige. Så det kan jo ikke være fuldstændigt retvisende. Og det viser også, at det ikke er alt, man finder gennem DNA.«
»Der er en usikkerhed i fortolkningerne. Så jeg tillader mig at være lidt skeptisk overfor, om det billede, de maler af økosystemet, er helt korrekt. Ikke fordi, at det umuligt kan passe, men fordi jeg gerne vil have flere beviser. Allerhelst gennem knogler. Alternativt gennem flere andre DNA-laboratorier, der finder de samme resultater som Willerslev-gruppen gør,« siger Ole Bennike.
»Ret sikre« på mastodont-DNA
»Selvfølgelig er det usikkerheder i den rekonstruktion, vi laver,« lyder det fra Kurt H. Kjær:
»Vi har lavet en basal rekonstruktion ud fra den DNA, vi har fundet. Og vi kan ikke ud fra DNA sammensætte et komplet økosystem fra den tid,« siger professoren, der dog føler sig sikker på deres fund af mastodont-DNA:
»Vi er ret sikre, vi finder dele af dens DNA, der kun kan tilskrives den. DNA’et er godt sekventerer. Det vil sige, at det er noget DNA, vi kender rigtig godt, og det peger alt sammen i retning af mastodontens stamtræ,« fortæller Kurt H. Kjær.
Mikkel Heide Schierup bekræfter, at DNA fra store pattedyr er noget af det genmateriale, vi kender allerbedst:
»Derfor er er der stor sikkerhed forbundet med DNA-analyser fra disse grupper. Men det er vanskeligere for andre grupper af organismer,« siger AU-professoren, der mener, at der går en række år, før vi kan få maksimal viden ud fra DNA-resultaterne.
»Om 10 år er alle arter, vi kender i dag, sekventeret. Så vil de kunne sammenligne det gamle DNA med alle former for eksisterende liv. Det kan de ikke endnu. Derfor er det vanskeligt med nogle typer af organismer,« siger han.
»Banebrydende« teknologi og meget flot DNA
Mens de præcise DNA-fund fra Kap København kan debatteres, bidrager det nye Nature-studie med en hidtil uset detaljeret analyse af gammelt miljø-DNA, lyder det fra Kurt H. Kjær.
Konkret bygger deres studie på sedimentprøver fra Nordgrønland, der er indsamlet i 2006, 2012 og 2016. Flere af prøverne har været kendt i årevis. Men en række »banebrydende« DNA-teknologiske nybrud, har nu gjort det muligt at få helt ny viden ud af prøverne:
»Vi startede med at undersøge prøver helt tilbage i 2006. For allerede dengang at skubbe til grænsen for, hvor gammelt DNA kunne være. Dengang fik vi egentlig dateret det til at være omkring 2,4 millioner år gammelt. Men der var store usikkerheder,« siger Kurt H. Kjær:
»Med datidens teknologi kunne vi ane skyggerne i en tåge. Men vi kunne ikke sige noget definitivt,« tilføjer han.
Med flere nye DNA-teknologier i redskabskassen er det lykkedes forskerne at studere miljø-DNA fra sediment med en hidtil uset præcision. De kan blandt andet se, at DNA’et i sedimenterne binder sig til mineral-overflader, hvad der ikke tidligere har været kendt.
Mikkel Heide Schierup er også imponeret over, hvor »flot« det ellers ældgamle DNA, der præsenteres i studiet, er.
»Det er nogle ret komplekse molekyler og relativt lange stumper på op imod 50 basepar, som bare har ligget under jorden i 2 millioner år. Det er helt fantastisk,« siger han.
Kan bruges til at lave resistente planter
Det langt mere finmaskede blik på miljø-DNA åbner ifølge Kurt H. Kjær for, at vi i fremtiden kan undersøge evolutionen på en helt anden måde:
»Vi kommer til at kunne gå helt ind i maskinrummet og se, hvordan genetikken har set ud og ændret sig over mange år i eksempelvis et piletræ. Vi kan simpelthen se, hvordan dens genetiske funktionalitet har ændret sig,« lyder det fra Kurt H. Kjær.
At kunne nærstudere 2 millioner år gamle træers funktioner er ikke bare guf for evolutions- og DNA-forskere.
Teknologien åbner også dørene til at forstå, hvordan hårdføre planter og træer håndterede at overleve under de - ganske vist varmere - men stadig barske nordgrønlandske forhold.
En viden, der ifølge Kurt H. Kjær kan udnyttes til at forstå, hvordan vi skaber mere resistente planter i fremtiden.
»Det er muligt, at genteknologi kan efterligne de funktioner, som planter og træer udviklede for to millioner år siden for at overleve i et klima præget af stigende temperaturer og forhindre udryddelse af nogle arter, planter og træer,« lyder vurderingen.
