Over en million år før moderne mennesker opstod, døde en mammut i Sibirien. Kadaveret blev med tiden begravet i permafrosten.
Nu, omkring 1,2 millioner år senere, har forskere udvundet genetisk materiale fra gigantens stødtand og kortlagt store dele af dens arvemasse.
Mammuttens DNA er det ældste, der nogensinde er blevet analyseret. Det er tusind gange ældre end det vikinge-DNA, som for nyligt blev kortlagt i et opsigtsvækkende dansk studie.
»Det er fuldstændig spektakulært. Studiet skubber grænsen for, hvad der kan lade sig gøre, til det dobbelte,« siger Mikkel Winther Petersen, der er adjunkt på GLOBE, Københavns Universitets Center for Geogenetik.
Mikkel Winther Pedersen har ikke selv været involveret i studiet, men han har læst den videnskabelige artikel, som netop er publiceret i det anerkendte tidsskrift Nature.
\ Mammutter
Mammutter er en uddød elefantslægt, som omfattede cirka 20 arter udbredt på den nordlige halvkugle.
De største mammutter var op til 4,7 meter høje. Mest kendt er den uldhårede mammut (Mammuthus primigenius), som også levede i Danmark under dele af istiderne, indtil den uddøde for 10.000-12.000 år siden.
Mammutslægten er i familie med nulevende elefantarter og disses forfædre. Sammen indgår de i en ti millioner år gammel selvstændig udviklingslinje.
Slår den hidtidige rekord
Den hidtidige DNA-rekord blev sat i 2013, hvor blandt andre danske Eske Willerslev kortlagde genomet fra en hest på mellem 560.000 og 780.000 år.
Den nye rekord er sat af en gruppe internationale forskere med det svenske Center for Palæogenetik i spidsen.
Forskerne har analyseret DNA fra tre mammutter på mellem 700.000 og 1,2 millioner år.
De to ældste er steppe mammutter, som levede i Sibirien tusindvis af år tidligere end de ikoniske uldhårede mammutter, der blandt andet er fundet i Danmark, og de colombianske mammutter, som levede på det nordamerikanske kontinent.
\ Læs mere
En ny mammut-art?
Forskerne er forbløffede over resultaterne af deres analyser, for den ældste steppe mammut på op til 1,2 millioner år ser ud til at tilhøre en hidtil ukendt art. Forskerne har døbt den Krestovka-mammutten efter det sted, hvor den er fundet.
»Det var en stor overraskelse for os. Alle tidligere studier har indikeret, at der kun var en mammut-art i Sibirien på det tidspunkt, nemlig steppe mammutten,« siger forskningsleder Tom van der Valk fra Center for Palæogenetik i en pressemeddelelse.
»Men vores DNA-analyser viser, at der var to forskellige genetiske linjer, som vi refererer til som Adycha-mammutten og Krestovka-mammutten. Vi ved det ikke med sikkerhed, men vi tror, at de repræsenterer to forskellige arter,« fortsætter han.
Fortidig DNA giver viden om evolutionen
DNA’et fra de to ældste mammutter på 1 og 1,2 millioner år har forskerne sammenlignet med genetiske analyser fra en yngre uldhåret mammut, der levede for omkring 700.000 år siden. De har også sammenlignet med arvemasse fra endnu yngre mammutter på nogle tusinde år.
Ved således at kortlægge og sammenligne mammut-DNA fra perioder over hundredetusinder af år får de et billede af, hvordan arter er opstået og har udviklet sig evolutionært, siger Mikkel Winther Pedersen.
»Evolutionære processer løber med en ekstremt langsom hastighed. For at kunne se evolutionen i aktion, skal man gå ekstremt langt tilbage for at vise, hvordan det har set ud tidligere,« forklarer han og uddyber:
»Når man analyserer DNA’et fra arter, som er op til 1,2 millioner år gamle, giver det mulighed for at beskrive genetisk, hvad der sker, når en ny art dannes. Her finder de, at der kan have været en art af mammutter, som vi ikke har kendt til, og som delvist er forfader til de senere columbianske mammutter.«
Se faktaboks herunder om den colombianske mammut.
\ Den colombianske mammut var en hybrid
Forskernes analyser viser, at den colombianske mammut, som levede i Nordamerika under den sidste istid, er en hybrid mellem den nyfundne Krestovka-mamut og den uldhårede mammut:
50 procent af DNA’et i den colombianske mammut svarer til Krestovka-mammuttens, viser studiet.
Mammutten var klimatilpasset
Analyserne fortæller også noget om, hvordan mammutter, der oprindeligt kom fra Afrika, tilpassede sig det kolde klima på den nordlige halvkugle over hundredtusindvis af år.
»De har set på nogle af de gener, som er indikative for, at mammutterne har tilpasset sig kolde miljøer,« siger Mikkel Winther Pedersen.
Gener, der koder for egenskaber, som gør det muligt at overleve i det kolde Arktis – det er for eksempel hårvækst, varmeregulering, fedtdepoter og kuldetolerance – var allerede tilstede hos steppe mammutterne i Sibirien, lang tid før de uldhårede mammutter opstod.
Den ældste Krestovka-mammut på 1,2 millioner år har ‘kulde-generne’, viser analyserne.
Molekylært ur bestemmer alder
Forskerne har brugt det, de kalder et molekylært ur, til at aldersbestemme det forhistoriske mammut-DNA.
Et molekylært ur bruges til beregne alderen på fortidig DNA ved at tage udgangspunkt i, hvor mange genetiske mutationer der er opstået over tusindvis af år, forklarer Mikkel Winther Pedersen.
»Over tid sker der tilfældige mutationer hist og pist i genomet indenfor en art. Når man bruger det molekylære ur, antager man, at mutationerne sker med en bestemt rate,« forklarer han og fortsætter:
»Hvis man eksempelvis sammenligner en mammut-art på en million år med en yngre, kan man se, hvor mange mutationer, der er sket, og så bruger man det til at regne ud, hvor gammelt DNA’et er.«
Det molekylære ur er dog forbundet med en vis usikkerhed, fordi det forudsætter, at genetiske mutationer sker med samme interval over tid.
Man kan ikke udelukke, at der i perioder sker flere genetiske mutationer end i andre, og at uret derfor kan være upræcist, vurderer Mikkel Winther Pedersen.
I det nye studie passer den alder, forskerne kommer frem til ved at bruge det molekylære ur, dog med den aldersbestemmelse, de når frem til via geologiske analyser.
»Aldersbestemmelsen er så sikker, som den kan være, fordi det molekylære ur bekræfter de geologiske undersøgelser,« siger Mikkel Winther Pedersen.
En teknologisk bedrift
En anden dansk genforsker, Mikkel Heide Schierup fra Aarhus Universitets Center for Bioinformatik, har også læst den videnskabelige artikel og er imponeret.
»Det er en teknologisk bedrift, at de går så langt tilbage i tid og får viden, som vi aldrig troede, vi ville få. Det er kompetent arbejde, både på det analytiske og det tekniske plan, og en brik i hele forståelsen af, hvordan tingene er blevet, som de er,« siger han.
»Vi har i de senere år lært utroligt meget om vores egen udvikling ved at kigge på neandertaleres DNA. Men hvis man vil forstå, hvordan evolutionen virker generelt, har det stor værdi også at se på andre typer dyr,« fortsætter Mikkel Heide Schierup.
Forskerne bag DNA-rekorden har ikke lavet en fuldkommen analyse af mammutternes genom.
»Men de har analyseret en væsentlig del af arvemassen, og hvis de havde uendelig mange penge kunne de nok sekventere hele genomet. Men det har ikke været nødvendigt for at få svar på de spørgsmål, de stillede,« siger Mikkel Heide Schierup.
Nye rekorder kan være på vej
Fremover er det ikke utænkeligt, at der kommer analyser af endnu ældre DNA, siger en af forskerne bag studiet, Anders Götherström, der er professor i molekylær arkæologi på Center for Palæogenetik i Stockholm, i en pressemeddelelse.
Forudsætningen for, at det kan lade sig gøre, er, at DNA’et har været frosset ned.
»Et af de store spørgsmål nu er, hvor langt tilbage i tid vi kan gå. Vi har ikke nået grænsen endnu. Et kvalificeret gæt er, at vi kan genskabe DNA, som er to millioner år gammelt, muligvis endda helt op til 2,6 millioner år. Før den tid var der ingen permafrost, hvor fortidig DNA kunne blive bevaret,« siger han.
