根据发表在《自然》杂志上的一篇论文，研究人员最近在从格陵兰北部采集的沉积物样本中发现了冰河时代的DNA碎片。这些碎片可以追溯到200万年前，比以往任何记录都要早一百万年，它们揭示了一个能够承受极端气候条件的古代生态系统。
“一段跨越额外一百万年历史的新篇章终于被开启了，”论文作者、哥本哈根大学伦布洛克基金会古基因组学中心主任Eske Willerslev在新闻稿中说道。
事实上，研究人员认为，这些碎片——除了解释古代环境外——还可能在预测现代气候变化的未来方面发挥作用。更重要的是，他们补充说，这些DNA还可以帮助当前最受威胁的物种更好地适应未来日益严峻的气候条件。
泥土中的DNA
近年来，古代沉积物中残留的DNA已成为了解数千年前生态系统的重要信息来源。尽管如此，科学家们仍然难以从百万年以上的沉积物中提取和分析DNA，即使是在最佳保存条件（寒冷干燥）下。
如今，创新的DNA提取和分析技术帮助研究人员研究了来自格陵兰最北部Kap København地层中200万年前的DNA碎片。这些碎片比世界上现存最古老的DNA（取自西伯利亚冰河时代的猛犸象骨骼）还要早一百万年，它们开启了古代生态学研究的新时代。
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“DNA降解得很快，但我们已经证明，在适当的条件下，我们现在可以追溯比任何人想象的都要遥远的时间，”Willerslev表示。“这是我们第一次能够直接查看过去生态系统的DNA。”
最终，研究人员的分析描绘了一个充满各种灌木、鸟类、哺乳动物和微生物的生态系统，它们都能在严酷的气候条件下生存。事实上，200万年前格陵兰的温度有些波动，比现在高出约18到31华氏度。
“Kap København生态系统，如今已没有与之相当的同类，它存在于比我们今天高得多的温度下，”伦布洛克基金会古基因组学中心的地质学家，另一位研究作者Mikkel W. Pedersen在新闻稿中说。“该气候似乎与我们预计的由于全球变暖而在地球上出现的未来气候相似。”
研究人员表示，格陵兰过去和预测的温度之间的这种相似性意味着他们的研究可以揭示气候变化对现代环境的影响，特别是在生物多样性方面。
“数据显示，比以往认为的，更多的物种可以进化并适应剧烈变化的温度，”Pedersen说。“但是，至关重要的是，这些结果表明它们需要时间来做到这一点。今天全球变暖的速度意味着生物和物种没有时间，因此气候紧急情况仍然是生物多样性的巨大威胁。”
此外，研究人员还提出，他们或许可以将200万年前DNA中蕴含的生存策略和技能转移到当今一些处于风险中的物种，特别是植物身上，以保护它们免受不断升高的气温侵害。
“通过基因工程模仿200万年前的植物和树木在高温气候下生存的策略，并防止某些物种灭绝是可能的，”伦布洛克基金会古基因组学中心的另一位研究作者、地质学家Kurt H. Kjær在新闻稿中说道。“这也是这项科学进展如此重要的原因之一，因为它可能揭示如何尝试抵消全球变暖的毁灭性影响。”
细节
为了得出他们的结果，研究人员从位于峡湾浅水区的320多英尺厚的地层中回收了41份独立的粘土和石英样本。
“古DNA样本被发现埋藏在地层深处，这些地层堆积了20,000多年，”Kjær说。“这些沉积物最终被保存在冰或永久冻土中，并且至关重要的是，两百万年来未被人类干扰。”
在发现粘土和石英样本中确实含有DNA碎片后，研究人员将其分离并进行了研究。与现代物种的DNA进行比较，研究人员发现，古代环境中有各种各样的微生物、植物和动物，包括桦树、驯鹿和野兔。他们还发现，甚至在200万年前，象形生物乳齿象也曾漫步在格陵兰，之后最终灭绝。
其中一些碎片与多种现代物种的DNA显示出惊人的相似性，揭示了当今最熟悉的微生物、植物和动物的未知祖先。然而，其他碎片则带来了更大的解读和理解挑战，它们来自今天分类系统中早已被遗忘的物种。作者表示，这些生物（无论是熟悉的还是不熟悉的）之间相互作用的详细图景将在未来的研究中呈现。
“直到新一代DNA提取和测序设备开发出来，我们才能够定位和识别沉积物样本中极其微小和受损的DNA碎片，”Kjær在新闻稿中总结道。“这意味着我们终于能够绘制出200万年前的生态系统图。”
