Найдавніша ДНК розповідає про “загублений світ”

На півночі Гренландії дослідники натрапили на найдавнішу ДНК зі всіх, будь-коли знайдених, і відтворили її. Генетичний матеріал, якому два мільйони років, свідчить про те, що у нині безплідній полярній пустелі колись існував унікальний живий світ: серед різноманітних рослин тут жили мастодонти, північні олені, гризуни і птахи, а в прилеглому морі водилися підковоподібні краби й різноманітні водорості. Цей “втрачений світ” не має аналогів на сучасній Землі, повідомляє команда в журналі “Nature”.

Цей розмаїтий живий світ існував два мільйони років тому в Північній Гренландії –сьогодні це безплідний регіон полярної пустелі. Зображення: Beth Zaiken/bethzaiken.com.

Кістки, зуби чи осадові породи – доісторичний генетичний матеріал, що в них міститься, дає цінну інформацію про середовище, в якому колись розвивалося життя, а також про генеалогію людства. Однак ДНК не вічна: найстаріша на сьогодні послідовність геному має близько мільйона років, її знайшли в кернах осадових порід морських глибин і в зубах мамонтів зі сибірської вічної мерзлоти. Постійно замерзлу землю полярних регіонів вважають “підземною морозильною камерою”, в якій добре зберігається первісний генетичний матеріал завдяки стабільно низьким температурам.

Тепер в арктичній вічній мерзлоті дослідники розкопали ще одну сенсацію: найдавнішу зі всіх на сьогодні збережених ДНК, а заразом сліди унікального “загубленого світу”. Для свого дослідження команда під керівництвом Курта К'єра (Kurt Kjaer) з Копенгагенського університету вивчила кілька зразків донних осадів і кернів з полярної пустелі Земля Ленд, що на крайній півночі Гренландії, – це один із найсуворіших ландшафтів планети. Сьогодні тут нічого не росте і навіть тварини зустрічаються зрідка. Але скам'янілості, пилок та інші сліди життя, що збереглися в замерзлих відкладеннях, свідчать про те, що два-три мільйони років тому ця територія була вільна від криги, тут було приблизно на 10 градусів тепліше, ніж сьогодні.

Тут, у майже стометровому шарі осадових порід у формації мису Кьобенхавн дослідники взялися шукати рештки доісторичної екологічної ДНК. Для цього відібрали та проаналізували 41 зразок ґрунту з п'яти пунктів. “Ми вважали ймовірним, що у формації мису Кьобенхавн могли зберегтися принаймні генетичні фрагменти завдовжки близько 50 пар основ – за умови, що ці ґрунти залишалися постійно замерзлими”, – пояснює команда дослідників.

І недарма: К'єр і його колеги змогли виявити понад 2,8 мільярда різних фрагментів ДНК у зразках донних відкладень. Згідно з геологічним і молекулярним датуванням, ці фрагменти з'явилися близько двох мільйонів років тому. “Так, ця ДНК значно старша за всяку іншу раніше секвеновану”, – стверджують дослідники. Це підтверджує, що замерзлі ґрунти вічної мерзлоти становлять своєрідну генетичну капсулу часу.

Ось так сьогодні виглядає Земля Пірі на півночі Гренландії. Зображення: Svend Funder.

“ДНК деградує дуже швидко, але ми продемонстрували, що за правильних обставин можемо заглянути в таке далеке минуле, яке ніхто навіть не міг уявити”, – сказав старший автор Еске Віллерслев (Eske Willerslev) з Університету Копенгагена. Щоб з'ясувати, з яких організмів походять знайдені послідовності ДНК, команда порівняла їх із базами даних ДНК рослинних і тваринних організмів.

Дивовижний результат: у полярній пустелі Північної Гренландії, яка сьогодні безплідна і непридатна для життя, колись процвітало життя. Зразки ДНК свідчать про багату на види екосистему з густою рослинністю, широким розмаїттям тварин і прохолодним, але помірним і сприятливим для життя кліматом. У цьому “загубленому світі” рослини цвіли настільки рясно, що навіть великі травоїдні тварини, зокрема мастодонти, які належать до хоботних, знаходили собі достатньо їжі.

Зокрема, дослідники ідентифікували ДНК 102 різних видів рослин, а в деяких випадках відкладення містили пилок та рослинні рештки. У цьому доісторичному середовищі були світлі ліси з берези, тополі, верби, тису, глоду та туй. Два мільйони років тому на мисі Кьобенхавн також росли хвойні дерева, кущі та дванадцять видів трав.

Від фауни цієї доісторичної екосистеми збереглося менше генетичних слідів. Але виявлені рештки генетичного матеріалу свідчать, що вона була напрочуд різноманітна. Згідно з даними, тут водилися зайці, гуси і численні лемінгоподібні гризуни, а також північні олені і мастодонти – ранні представники хоботних. Чи були родичі слонів з мису Кьобенхавн ранніми представниками мамонтів або іншої групи мастодонтів, учені не змогли визначити – напевно, через сильну фрагментацію ДНК.

Цікаво: якщо в цьому “загубленому світі” далеко за Полярним колом колись жили мамонтоподібні хоботні, то рослинний світ того часу також мусив забезпечувати їх достатньою кількістю їжі. “ДНК мастодонтів свідчить про життєздатність популяції великих травоїдних на цих територіях, де можна було випасатися на пасовищах, – пояснюють К'єр і його колеги. – Це вимагало значно продуктивнішого бореального лісу (більше хвойних лісів), ніж можна було б припустити з огляду на скам'янілості рослин з цього регіону”.

Загалом зразки ДНК розкривають унікальне середовище, для якого сьогодні немає еквівалента на Землі: “Жодна сучасне рослинна формація і жодне середовище існування не охоплює стільки видів, скільки міститься у ДНК та макрофосилах з мису Кобенгавн, – пояснюють учені. – Ця формація – це суміш сучасних бореальних й арктичних видів, якій немає аналогів у сучасному світі”.