Aldrig sket før: Tusinde år gamle pattedyr kortlagt med DNA fra Grønlands havbund

Hvaler og sæler, der levede i farvandet omkring Nordgrønland for mange tusinde år siden, efterlod molekylære vidnesbyrd, da de døde og sank til bunds. Dyrenes knogler er forsvundet, men rester af deres DNA er bevaret dybt nede i havbunden under det kolde vand.

Nu har danske forskere fundet havdyrenes genetiske efterladenskaber i sedimentet, altså i havbundens mudder, som de har boret op i lange rør.

I mudderet finder forskerne DNA fra blandt andet narhvaler, finhvaler og ringsæler, der har svømmet rundt i området på forskellige tidspunkter i løbet af de seneste 12.000 år.

Det er første gang nogensinde, at forskere bruger fortidig DNA fra marint sediment til at kortlægge, hvilke store pattedyr der i forskellige historiske perioder har levet i havet.

»Vi åbner et vindue til en fjern fortid, der hidtil har været fuldstændig ukendt,« siger Eline Lorenzen, der er professor i molekylær naturhistorie på Globe Institute ved Københavns Universitet og medforfatter til det nye studie, der er publiceret i Nature Communications.

»Det er virkelig spændende at lave noget, ingen har lavet før. Uanset hvad vi finder, er det nyt. Vi skriver historie, kan man sige,« tilføjer hun.

Ingen hvalfossiler er så gamle

Eline Lorenzen og hendes kollegaer har blandt andet fundet DNA, der er flere tusinde år ældre end de ældste fossiler, der er fundet fra havpattedyr i Arktis.

Det gælder for eksempel DNA fra narhvaler, der er 4.000 år ældre end de ældste fossiler, og DNA fra en ringsæl, der er 3.000 år ældre end det ældste fossil.

De har også fundet DNA fra andre pattedyr, blandt andet finhvaler, vågehvaler og remmesæler, der på forskellige tidspunkter har levet i de kolde farvande højt mod nord siden Jordens seneste istid, som sluttede for omkring 11.700 år siden.

Til sammen giver analyserne et billede af, hvordan havpattedyrene historisk har bevæget sig og reageret på klimaforandringer.

Narhvaler og ringsæler forsvandt med isen

Store arktiske arter som narhvaler og ringsæler, der er tilpasset et koldt klima, svømmede rundt i farvandet omkring det nordlige Grønland i slutningen af istiden for 12.000 år siden, viser DNA-analyserne.

Men da temperaturen af naturlige årsager pludselig steg voldsomt over en periode på omkring 3.000 år, rykkede dyrene endnu længere mod nord.

I perioden, som kaldes det holocæne klimatiske optimum, var gennemsnitstemperaturen på den nordlige halvkugle en til to grader varmere end i dag. Iskappen, der hidtil havde dækket store dele af den nordlige halvkugle, smeltede. Det samme gjorde isen på havet omkring Nordgrønland.

Fortidig DNA giver viden om fremtiden

Forskerne forventer, at en lignende afsmeltning vil ske i Arktis i en nær fremtid på grund af den igangværende menneskeskabte globale opvarmning.

»Vores analyser giver os en forståelse af, hvordan vi kan forvente, at havdyrene reagerer på opvarmningen, og hvilke konsekvenser temperaturstigningen får for havets økosystem,« siger en anden forsker bag studiet, Sofia Ribeiro, der er professor i palæoklima på GEUS - De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland.

DNA-analyserne viser også, at arter fra den sydlige del af Arktis, for eksempel finhvaler, vågehvaler og remmesæler, rykkede op i farvandet omkring den nordlige del af Grønland, da isen smeltede i perioden med opvarmning for cirka 11.000 til 7.000 år siden.

»Vi ser, at der historisk har været en tydelig sammenhæng mellem mængden af havis og sammensætningen af havpattedyr omkring Nordgrønland. I dag, hvor temperaturen igen stiger, og isen svinder ind, ser vi også, at arter fra syd begynder at flytte mod nord,« fortæller Sofia Ribeiro.

»De rykker grænserne«

Kortlægningen af fortidens dyreliv i havet omkring Arktis får ros fra to forskere, der ikke har været involveret i studiet, men som har læst det for Videnskab.dk.

»Det er et meget grundigt studie med høj troværdighed. Det er virkelig interessant, at de rykker grænserne for, hvad der er muligt med forhistorisk miljø-DNA,« siger Philip Francis Thomsen, der forsker i miljø-DNA og er lektor ved Institut for Biologi på Aarhus Universitet.

»Det er opsigtsvækkende, at de finder så mange forskellige arter, og at de kan vise, hvordan arternes tilstedeværelse har varieret over tid, afhængigt af hvordan klimaet har været,« tilføjer han.

I det pågældende studie har forskerne fundet DNA-rester fra nok dyr til at få et billede af, hvilke arter der har levet i området i henholdsvis varme og kolde perioder.

Men der er ikke nok DNA til at afgøre, hvor mange individer af hver art der har været, påpeger Philip Francis Thomsen.

»Det kan man begynde at se på, hvis man får mere DNA op fra havbunden i fremtiden,« siger han.

Studiet er »state of the art«

Den norske professor Thomas Dahlgren, der forsker i havets økosystemer, er også begejstret for det danske studie.

»Det er et højt teknologisk niveau. 'State of the art',« siger Thomas Dahlgren, der er professor på det norske forskningscenter NORCE, efter at han har læst studiet for Videnskab.dk.

»Vi ser flere og flere studier, hvor forskere bruger DNA i sediment til at kortlægge økosystemets historie. Men det har været mindre arter, for eksempel alger. Jeg har ikke set andre, der har kortlagt forekomsten af store marine pattedyr. Det er unikt,« tilføjer han.

Andre analyser af sedimentet sladrer om klimaet

Forskerne fra København har fundet DNA-resterne fra fortidens hvaler og sæler i fire sedimentkerner, som er blevet boret op fra bunden af svært fremkommelige farvande omkring Nordgrønland, på store, internationale forskningsekspeditioner.

I et højtspecialiseret laboratorium i København har Eline Lorenzen og kollegaer fra Globe Institute på Københavns Universitet gennemsøgt sedimentet for genetiske efterladenskaber fra hvaler og sæler.

Sofia Ribeiro og kollegaer fra GEUS har foretaget en række andre analyser af sedimentets sammensætning og indhold af mikroorganismer. Analyserne viser, hvordan klimaet var i de perioder, hvor de forskellige havpattedyr levede i havet. Læs mere om analyserne i faktaboksen.