Seniausios pasaulyje DNR atradimas pagerino rekordą vienu milijonu metų


Seniausios pasaulyje DNR atradimas pagerino rekordą vienu milijonu metų

Kap København formacijos rekonstrukcija prieš du milijonus metų tuo metu, kai temperatūra buvo žymiai šiltesnė nei šiandieninėje šiauriausioje Grenlandijoje. Kreditas: Beth Zaikenjpg

Dviejų milijonų metų DNR buvo identifikuota pirmą kartą – tai atveria naują „žaidimą keičiantį“ skyrių evoliucijos istorijoje.

Ledynmečio nuosėdose Grenlandijos šiaurėje buvo rasti mikroskopiniai aplinkos DNR fragmentai. Naudodami pažangiausias technologijas, tyrėjai atrado, kad fragmentai yra vienu milijonu metų senesni už ankstesnį DNR, paimto iš Sibiro mamuto kaulo, rekordą.

Senovės DNR buvo panaudota dviejų milijonų metų ekosistemai, kuri atlaikė ekstremalias klimato kaitas, kartografuoti. Tyrėjai tikisi, kad rezultatai gali padėti prognozuoti ilgalaikius šiandieninio visuotinio atšilimo padarinius aplinkai.

Atradimą padarė mokslininkų komanda, vadovaujama profesoriaus Eske Willerslev ir profesoriaus Kurto H. Kjæro. Profesorius Willerslevas yra Kembridžo universiteto St John’s koledžo narys ir Lundbeck fondo geogenetikos centro direktorius Kopenhagos universitete, kuriame taip pat yra įsikūręs geologijos ekspertas profesorius Kjær.

41 tinkamo naudoti mėginio, rasto paslėpto molyje ir kvarce, rezultatai paskelbti šiandien Gamta.

Profesorius Willerslevas sakė: „Pagaliau atidarytas naujas skyrius, apimantis vieną milijoną papildomų istorijos metų, ir pirmą kartą galime tiesiogiai pažvelgti į praeities ekosistemos DNR, kuri buvo toli atgal.

Seniausios pasaulyje DNR atradimas pagerino rekordą vienu milijonu metų

Menininko įspūdis apie Kap København formaciją šiandien. Kreditas: Menininkas Beth Zaiken

„DNR gali greitai suirti, bet mes parodėme, kad esant tinkamoms aplinkybėms, dabar galime grįžti atgal laiku, nei kas nors galėjo įsivaizduoti.

Profesorius Kjær sakė: “Senoviniai DNR mėginiai buvo rasti giliai palaidoti nuosėdose, kurios susikaupė daugiau nei 20 000 metų. Galiausiai nuosėdos buvo išsaugotos lede arba amžinajame įšale ir, svarbiausia, du milijonus metų jų netrikdė žmonės.”

Neišsamūs kelių milijonų milimetro ilgio mėginiai buvo paimti iš København formacijos – beveik 100 metrų storio nuosėdų telkinio, esančio Arkties vandenyno fiordo žiotyse šiauriausiame Grenlandijos taške. Klimatas Grenlandijoje tuo metu svyravo tarp arktinio ir vidutinio klimato ir buvo 10–17 °C šiltesnis nei Grenlandijoje šiandien. Seklioje įlankoje metras po metro kaupėsi nuosėdos.

Mokslininkai aptiko gyvūnų, augalų ir mikroorganizmų, įskaitant šiaurinius elnius, kiškius, lemingus, beržus ir tuopas, įrodymų. Tyrėjai netgi nustatė, kad Mastodonas, ledynmečio žinduolis, klajojo iki Grenlandijos, kol vėliau išnyko. Anksčiau buvo manoma, kad į dramblius panašių gyvūnų arealas nesiekia Grenlandijos nuo žinomos Šiaurės ir Centrinės Amerikos kilmės.

Detektyvinis darbas, kurį atliko 40 tyrėjų iš Danijos, JK, Prancūzijos, Švedijos, Norvegijos, JAV ir Vokietijos, atskleidė DNR fragmentų paslaptis. Procesas buvo kruopštus – pirmiausia reikėjo nustatyti, ar molyje ir kvarce yra paslėpta DNR, o jei buvo, ar jie galėtų sėkmingai atskirti DNR nuo nuosėdų, kad galėtų ją ištirti? Galiausiai atsakymas buvo „taip“. Tyrėjai palygino kiekvieną DNR fragmentą su didelėmis DNR bibliotekomis, surinktomis iš šiuolaikinių gyvūnų, augalų ir mikroorganizmų. Pradėjo ryškėti medžių, krūmų, paukščių, gyvūnų ir mikroorganizmų DNR vaizdas.

Seniausios pasaulyje DNR atradimas pagerino rekordą vienu milijonu metų

Dviejų milijonų metų senumo maumedžio kamienas vis dar įstrigo amžinajame įšale pakrantės telkiniuose. Medį į jūrą nunešė upės, išgraužusios buvusį miškingą kraštovaizdį. Kreditas: profesorius Svend Funder

Kai kuriuos DNR fragmentus buvo lengva priskirti prie dabartinių rūšių pirmtakų, kitus galima susieti tik genties lygmeniu, o kai kurie kilę iš rūšių, kurių neįmanoma įtraukti į XXI amžiuje dar gyvuojančių gyvūnų, augalų ir mikroorganizmų DNR bibliotekas. .

Dviejų milijonų metų senumo mėginiai taip pat padeda akademikams susidaryti vaizdą apie anksčiau nežinomą įvairių rūšių DNR evoliucijos etapą, kuris vis dar egzistuoja.

Profesorius Kjær sakė: „Ekspedicijos yra brangios ir daugelis mėginių buvo paimti dar 2006 m., kai komanda buvo Grenlandijoje kitam projektui. Nuo tada jie buvo saugomi.

„Tik tada, kai buvo sukurta naujos kartos DNR ekstrahavimo ir sekos nustatymo įranga, nuosėdų mėginiuose galėjome aptikti ir identifikuoti itin mažus ir pažeistus DNR fragmentus. Tai reiškė, kad pagaliau galėjome sudaryti dviejų milijonų metų senumo ekosistema“.

Docentas Mikkelis W. Pedersenas, vienas iš pirmųjų šio straipsnio autorių, taip pat dirbantis Lundbecko fondo geogenetikos centre, sakė: „Kap København ekosistema, kuri neturi dabartinio atitikmens, egzistavo daug aukštesnėje temperatūroje nei mes šiandien. ir todėl, kad iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad klimatas buvo panašus į klimatą, kurio tikimės savo planetoje ateityje dėl visuotinio atšilimo.

Seniausios pasaulyje DNR atradimas pagerino rekordą vienu milijonu metų

Organinės medžiagos pakrantės telkiniuose iš arti. Organiniuose sluoksniuose matyti turtingos augalų floros ir vabzdžių faunos pėdsakai, gyvenę prieš du milijonus metų Kap København Šiaurės Grenlandijoje. Autoriai: Profesorius Kurt H. Kjær

“Vienas iš pagrindinių veiksnių yra tai, kokiu laipsniu rūšys sugebės prisitaikyti prie sąlygų pokyčių, atsirandančių dėl reikšmingo temperatūros padidėjimo. Duomenys rodo, kad daugiau rūšių gali išsivystyti ir prisitaikyti prie labai kintančios temperatūros, nei manyta anksčiau. Labai svarbu, kad šie rezultatai rodo, kad jiems reikia laiko tai padaryti. Šiandieninio visuotinio atšilimo greitis reiškia, kad organizmai ir rūšys neturi tiek laiko, todėl ekstremalioji klimato situacija tebėra didžiulė grėsmė biologinei įvairovei ir pasauliui – kai kurių rūšių, įskaitant, išnykimo horizonte augalai ir medžiai“.

Peržiūrėdami senovės DNR iš Kap København formacijos, mokslininkai taip pat rado DNR iš daugybės mikroorganizmų, įskaitant bakterijas ir grybus, kuriuos jie ir toliau kartoja. Išsamus aprašymas, kaip biologiškai veikė sąveika tarp gyvūnų, augalų ir vienaląsčių organizmų buvusioje ekosistemoje šiauriausiame Grenlandijos taške, bus pateiktas būsimame moksliniame darbe.

Dabar tikimasi, kad kai kurios aptiktos dviejų milijonų metų augalo DNR „gudrybės“ gali būti panaudotos tam, kad kai kurios nykstančios rūšys būtų atsparesnės šylančiam klimatui.

Profesorius Kjær sakė: „Gali būti, kad genų inžinerija galėtų imituoti strategiją, kurią prieš du milijonus metų sukūrė augalai ir medžiai, siekiant išgyventi klimate, kuriam būdinga kylanti temperatūra, ir užkirsti kelią kai kurių rūšių, augalų ir medžių išnykimui. Priežastys, kodėl ši mokslo pažanga yra tokia reikšminga, nes ji gali atskleisti, kaip bandyti atremti niokojantį poveikį globalinis atšilimas“.

Kap København formacijos Grenlandijoje radiniai atvėrė visiškai naują DNR aptikimo laikotarpį.

Seniausios pasaulyje DNR atradimas pagerino rekordą vienu milijonu metų

Naujai atitirpusios samanos iš amžinojo įšalo pakrantės telkinių. Samanos atsirado dėl upės erozijos, kuri prieš maždaug du milijonus metų perkirto Kap København kraštovaizdį. Autorius: profesorius Nicolaj K. Larsen

Profesorius Willerslevas paaiškino: “DNR paprastai geriausiai išgyvena šaltomis, sausomis sąlygomis, tokiomis, kurios vyravo didžiąją laiko dalį nuo tada, kai medžiaga buvo nusodinta Kap København. Dabar, kai sėkmingai išgavome senovės DNR iš molio ir kvarco, tai gali būti įmanoma kad molis galėjo išsaugoti senovės DNR šiltoje, drėgnoje aplinkoje Afrikos vietose.

„Jei galėsime pradėti tyrinėti senovės DNR molio grūduose iš Afrikos, galbūt galėsime surinkti novatoriškos informacijos apie daugelio skirtingų rūšių kilmę – galbūt net naujų žinių apie pirmuosius žmones ir jų protėvius – galimybės yra begalinės. “

Daugiau informacijos:
Eske Willerslev, 2 milijonų metų ekosistema Grenlandijoje, atskleista aplinkos DNR, Gamta (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05453-y. www.nature.com/articles/s41586-022-05453-y

Citata: Seniausios pasaulyje DNR atradimas pagerino rekordą milijonu metų (2022 m. gruodžio 7 d.), gautas 2022 m. gruodžio 7 d. iš https://phys.org/news/2022-12-discovery-world-oldest-dna-million.html

Šis dokumentas yra saugomas autorių teisių. Išskyrus bet kokius sąžiningus sandorius privačių studijų ar mokslinių tyrimų tikslais, jokia dalis negali būti atkuriama be raštiško leidimo. Turinys pateikiamas tik informaciniais tikslais.