Eine 2 Millionen Jahre alte DNA-Probe zeigte, dass die jetzt weitgehend leblose Polarregion einst reiche Pflanzen und Tiere beherbergte – darunter elefantenähnliche Säugetiere, die als Mastodons bekannt sind, Rentiere, Hasen, Lemminge, Gänse, Birken und Pappeln – als die Temperaturen zwischen 10 und 17 Grad Celsius wärmer waren als Grönland heute, berichtete im Dezember 2022 die Zeitschrift Nature [1].
Die Mischung aus gemäßigten und arktischen Bäumen und Tieren deutete auf eine bisher unbekannte Art von Ökosystem hin, das kein modernes Äquivalent hat – eines, das als genetische Roadmap dafür dienen könnte, wie sich verschiedene Arten an ein wärmeres Klima anpassen könnten, fanden die Forscher.
Eine künstlerische Rekonstruktion, wie die Kap København-Formation in Nordgrönland vor 2 Millionen Jahren ausgesehen haben könnte. Beth Zaiken
Das Ergebnis ist die Arbeit von Wissenschaftlern in Dänemark, die während einer Expedition im Jahr 2006 Umwelt-DNA – genetisches Material, das von allen lebenden Organismen in die Umwelt abgegeben wird – in winzigen Mengen von Sedimenten aus der København-Formation in der Mündung eines Fjords im Arktischen Ozean am nördlichsten Punkt Grönlands nachweisen und abrufen konnten. (Grönland ist ein autonomes Land innerhalb Dänemarks.)
Anschließend verglichen sie die DNA-Fragmente mit bestehenden DNA-Bibliotheken, die sowohl von ausgestorbenen als auch von lebenden Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen gesammelt wurden. Das genetische Material enthüllte Dutzende anderer Pflanzen und Kreaturen, die zuvor nicht vor Ort entdeckt worden waren, basierend auf dem, was aus Fossilien und Pollenaufzeichnungen bekannt ist.
“Das erste, was uns umgehauen hat, als wir diese Daten betrachteten, war, dass die Anwesenheit des Mastodons so weit im Norden Grönlands lag, was ziemlich weit nördlich von dem liegt, was wir bislang als sein natürliches Verbreitungsgebiet kannten”, sagte Studienkoautor Mikkel Pedersen, Assistenzprofessor am Lundbeck Foundation GeoGenetics Centre der Universität Kopenhagen, auf einer Pressekonferenz.
Es bricht den bisherigen Rekord für die älteste DNA der Welt, der im vergangenen Jahr über genetisches Material aus dem Zahn eines Mammuts [2] veröffentlicht wurde, das vor mehr als einer Million Jahren die sibirische Steppe durchstreifte, sowie den bisherigen Rekord für DNA aus Sedimenten.
Üppiges Ökosystem
Während DNA aus Tierknochen oder Zähnen Licht auf eine einzelne Art werfen kann, ermöglichte Umwelt-DNA Wissenschaftlern, ein Bild eines ganzen Ökosystems zu erstellen, sagte Professor Eske Willerslev, Fellow des St. John’s College an der Universität Cambridge und Direktor des Lundbeck Foundation GeoGenetics Centre. In diesem Fall existierten die von Forschern rekonstruierten ökologischen Gemeinschaften, als die Temperaturen zwischen 10 und 17 Grad Celsius wärmer waren als Grönland heute.
“Nur wenige Pflanzen- und Tierfossilien wurden in der Region gefunden. Es war super aufregend, als wir die DNA “geborgen” haben, um dieses sehr, sehr unterschiedliche Ökosystem zu sehen. Die Menschen wussten von Makrofossilien, dass es dort oben Bäume gab, eine Art Wald, aber die DNA erlaubte uns, viel mehr Taxa (Arten lebender Organismen) zu identifizieren “, sagte Willerslev, der die Forschung leitete.
Die Forscher waren überrascht, als sie feststellten, dass Zedern, die denen ähneln, die heute in British Columbia gefunden werden, einst in der Arktis neben Arten wie Lärchen wuchsen, die jetzt in den nördlichsten Bereichen des Planeten wachsen. Sie fanden keine DNA von Fleischfressern, glauben aber, dass Raubtiere – wie Bären, Wölfe oder sogar Säbelzahntiger – im Ökosystem vorhanden gewesen sein müssen.
Frühe Pleistozän Tiere des nördlichen Grönlands
Love Dalen, Professor am Zentrum für Paläogenetik an der Universität Stockholm, der an der Mammutzahn-DNA-Forschung [2] arbeitete, aber nicht an dieser Studie beteiligt war, sagte, der bahnbrechende Befund habe wirklich “die Grenzen überschritten” für das Gebiet der alten DNA.
“Dies ist ein wirklich erstaunliches Papier!”, sagte er per E-Mail. “Es kann uns etwas über die Zusammensetzung von Ökosystemen zu verschiedenen Zeitpunkten sagen, was wirklich wichtig ist, um zu verstehen, wie sich vergangene Klimaänderungen auf die Biodiversität auf Artenebene ausgewirkt haben. Das ist etwas, was tierische DNA nicht kann.”
“Auch die Ergebnisse, dass mehrere gemäßigte Arten (wie Verwandte von Fichte und Mastodon) in so hohen Breiten lebten, sind außergewöhnlich interessant”, fügte er hinzu.
Genetische Roadmap für den Klimawandel?
Willerslev sagte, die 16-jährige Studie sei das längste Projekt seiner Art, an dem er und die meisten seiner Forscherteams jemals beteiligt waren. Die Extraktion der Fragmente des genetischen Codes aus dem Sediment erforderte viel wissenschaftliche Detektivarbeit und mehrere mühsame Versuche – nachdem das Team zum ersten Mal festgestellt hatte, dass DNA in Ton und Quarz im Sediment versteckt war und sich davon lösen ließ. Die Tatsache, dass sich die DNA an mineralische Oberflächen gebunden hatte, war wahrscheinlich der Grund, warum sie so lange überlebte, sagten die Forscher.
Weitere Untersuchungen von Umwelt-DNA aus dieser Zeit könnten Wissenschaftlern helfen zu verstehen, wie sich verschiedene Organismen an den Klimawandel anpassen könnten.
“Es ist ein Klima, das wir aufgrund der globalen Erwärmung auf der Erde erwarten, und es gibt uns eine Vorstellung davon, wie die Natur auf steigende Temperaturen reagieren wird”, erklärte er.
“Wenn wir es schaffen, diese Roadmap richtig zu lesen, enthält sie wirklich den Schlüssel dazu, wie Organismen sich anpassen können und wie wir Organismen helfen können, sich an ein sich sehr schnell veränderndes Klima anzupassen.”
[1] https://www.nature.com/articles/s41586-022-05453-y?mc_cid=36fb0f4df3