Впервые была идентифицирована ДНК возрастом в два миллиона лет, что открывает новую главу в истории эволюции, "меняющую правила игры".

Микроскопические фрагменты ДНК окружающей среды были обнаружены в отложениях ледникового периода на севере Гренландии. Используя передовые технологии, исследователи обнаружили, что фрагменты на миллион лет старше предыдущего рекорда по ДНК, взятой из кости сибирского мамонта.

Древняя ДНК была использована для составления карты экосистемы возрастом в два миллиона лет, которая пережила экстремальные изменения климата. Исследователи надеются, что полученные результаты помогут предсказать долгосрочные экологические последствия сегодняшнего глобального потепления.

Открытие было сделано группой ученых во главе с профессором Эске Виллерслев и профессором Куртом Х. Кьером. Профессор Виллерслев является научным сотрудником Колледжа Святого Иоанна Кембриджского университета и директором Центра геогенетики Фонда Лундбека при Копенгагенском университете, где также работает профессор Кьер, эксперт по геологии.

Результаты 41 пригодного для использования образца, найденного в глине и кварце, опубликованы сегодня в журнале Nature.

Профессор Виллерслев сказал: "Наконец-то открыта новая глава, охватывающая еще миллион лет истории, и впервые мы можем напрямую взглянуть на ДНК прошлой экосистемы, уходящей так далеко в прошлое.

"ДНК может быстро разрушаться, но мы показали, что при правильных обстоятельствах теперь мы можем вернуться во времени дальше, чем кто-либо мог себе представить".

Профессор Кьер сказал: "Древние образцы ДНК были найдены глубоко погребенными в отложениях, которые накапливались более 20 000 лет. Осадок в конечном счете сохранился во льду или вечной мерзлоте и, что особенно важно, не был потревожен людьми в течение двух миллионов лет".

Неполные образцы длиной в несколько миллионных долей миллиметра были взяты из формации Кебенхавн, отложения осадочных пород толщиной почти 100 метров, расположенного в устье фьорда в Северном Ледовитом океане в самой северной точке Гренландии. Климат в Гренландии в то время варьировался от арктического до умеренного и был на 10-17 градусов теплее, чем в Гренландии сегодня. Осадок накапливался метр за метром в неглубоком заливе.

Ученые обнаружили свидетельства существования животных, растений и микроорганизмов, включая северных оленей, зайцев, леммингов, березы и тополя. Исследователи даже обнаружили, что мастодонт, млекопитающее ледникового периода, бродил до Гренландии, прежде чем позже вымер. Ранее считалось, что ареал слоноподобных животных не простирался так далеко, как Гренландия, от ее известных истоков в Северной и Центральной Америке.

Детективная работа 40 исследователей из Дании, Великобритании, Франции, Швеции, Норвегии, США и Германии раскрыла секреты фрагментов ДНК. Процесс был кропотливым — сначала им нужно было установить, есть ли ДНК, скрытая в глине и кварце, и если есть, смогут ли они успешно отделить ДНК от осадка, чтобы исследовать ее? Ответ, в конце концов, был утвердительным. Исследователи сравнили каждый отдельный фрагмент ДНК с обширными библиотеками ДНК, собранными у современных животных, растений и микроорганизмов. Начала вырисовываться картина ДНК деревьев, кустарников, птиц, животных и микроорганизмов.

Некоторые фрагменты ДНК было легко классифицировать как предшественники современных видов, другие могли быть связаны только на уровне рода, а некоторые происходили от видов, которые невозможно поместить в библиотеки ДНК животных, растений и микроорганизмов, все еще живущих в 21 веке.

Образцы возрастом в два миллиона лет также помогают ученым составить представление о ранее неизвестной стадии эволюции ДНК целого ряда видов, все еще существующих сегодня.

Профессор Кьер сказал: "Экспедиции обходятся дорого, и многие образцы были взяты еще в 2006 году, когда команда была в Гренландии для другого проекта, и с тех пор они хранятся.

"Только после того, как было разработано оборудование для извлечения и секвенирования ДНК нового поколения, мы смогли обнаружить и идентифицировать чрезвычайно маленькие и поврежденные фрагменты ДНК в образцах донных отложений. Это означало, что мы наконец-то смогли нанести на карту экосистему возрастом в два миллиона лет".

Доцент Миккель В. Педерсен, соавтор статьи, а также сотрудник Центра геогенетики Фонда Лундбека, сказал: "Экосистема Кап-Кебенхавн, у которой нет современного эквивалента, существовала при значительно более высоких температурах, чем у нас сегодня, и потому, что, на первый взгляд, климат похоже, он был похож на климат, который мы ожидаем на нашей планете в будущем из-за глобального потепления.

"Одним из ключевых факторов здесь является то, в какой степени виды смогут адаптироваться к изменению условий, вызванному значительным повышением температуры. Полученные данные свидетельствуют о том, что большее количество видов может эволюционировать и адаптироваться к резко меняющимся температурам, чем считалось ранее. Но, что очень важно, эти результаты показывают, что им нужно время, чтобы сделать это. Скорость сегодняшнего глобального потепления означает, что у организмов и видов нет этого времени, поэтому чрезвычайная ситуация с климатом остается огромной угрозой биоразнообразию и миру — на горизонте вымирание некоторых видов, включая растения и деревья ".

Изучая древнюю ДНК из формации Кап-Кебенхавн, исследователи также обнаружили ДНК широкого спектра микроорганизмов, включая бактерии и грибы, которые они продолжают картографировать. Подробное описание того, как биологически функционировало взаимодействие — между животными, растениями и одноклеточными организмами - в бывшей экосистеме в самой северной точке Гренландии, будет представлено в будущей исследовательской работе.

Теперь есть надежда, что некоторые из "хитростей" обнаруженной ДНК растений возрастом в два миллиона лет могут быть использованы, чтобы помочь сделать некоторые исчезающие виды более устойчивыми к потеплению климата.

Профессор Кьер сказал: "Возможно, что генная инженерия могла бы имитировать стратегию, разработанную растениями и деревьями два миллиона лет назад, чтобы выжить в климате, характеризующемся повышением температуры, и предотвратить вымирание некоторых видов, растений и деревьев. Это одна из причин, по которой этот научный прогресс настолько значителен, потому что он может показать, как попытаться противодействовать разрушительному воздействию глобального потепления".

Находки в формации Кап-Кебенхавн в Гренландии открыли совершенно новый период в обнаружении ДНК.

Профессор Виллерслев объяснил: "ДНК, как правило, лучше всего сохраняется в холодных, сухих условиях, подобных тем, которые преобладали в течение большей части периода с момента депонирования материала в Кап-Кебенхавне. Теперь, когда мы успешно извлекли древнюю ДНК из глины и кварца, вполне возможно, что глина сохранила древнюю ДНК в теплой, влажной среде в местах, найденных в Африке.

"Если мы сможем начать исследовать древнюю ДНК в глиняных зернах из Африки, мы сможем собрать новаторскую информацию о происхождении многих различных видов - возможно, даже новые знания о первых людях и их предках — возможности безграничны".