قدیمی‌ترین دی‌ان‌ای که تاکنون پیدا شده است، تصویری از دنیای ناپدید شده را نشان می‌دهد

در نوک شمالی یخی گرینلند، در دوردست‌های دایره قطبی، بستر عمیقی از رسوب در زیر دهانه یک آبدره به مدت 2 میلیون سال یخ زده و دست نخورده باقی مانده است.

این یادگار از یک جهان ناپدید شده که به نام سازند Kap København شناخته می شود، مربوط به دوره ای است که زمین بسیار گرمتر از امروز بود. این رسوب قبل از مدفون شدن در زیر یخ و منجمد دائمی در طول 20000 سال در خلیج کم عمق ایجاد شد.

تیم ما به رهبری کورت کیار، میکل وینتر پدرسن و اسکه ویلرسلف در دانشگاه کپنهاگ، قدیمی‌ترین DNA کشف شده از نمونه‌های این رسوب گرینلند را استخراج و آنالیز کرده است. گیاهان، جانوران و میکروارگانیسم‌هایی را که در اکوسیستمی بر خلاف هر چیزی در دنیای مدرن رشد می‌کردند، نشان می‌دهد.

همانطور که امروز در Nature گزارش می دهیم ، این DNA بیش از یک میلیون سال قدیمی تر از رکورد قبلی است. ما اکنون می‌توانیم مولکول‌هایی را که 2 میلیون سال پیش در داخل گیاهان و حیوانات ساخته شده‌اند، بازیابی کرده و مستقیماً مطالعه کنیم و دریچه جدیدی را به تاریخ حیات روی زمین باز کنیم.

تصویری از یک اکوسیستم منقرض شده

دو میلیون سال پیش، شمال گرینلند مکانی بسیار متفاوت بود. میانگین دمای زمستان بیش از 10 درجه گرمتر بود و دی اکسید کربن کمتری در جو زمین وجود داشت.

مطالعه ما که توسط بیش از 40 دانشمند از دانمارک، بریتانیا، فرانسه، سوئد، نروژ، ایالات متحده آمریکا و آلمان انجام شد، قطعات کوچکی از DNA را کنار هم قرار داد و آنها را با توالی گونه‌های شناخته شده تطبیق داد. ما ردپای ژنتیکی از اجداد گوزن شمالی مدرن، خرگوش‌ها و لمینگ‌ها و همچنین موجودات فیل‌مانند منقرض شده ماستودون را یافتیم که قبلاً مشخص نبود در گرینلند زندگی می‌کردند.

ما همچنین ردپای DNA گیاهانی از جمله درختان توس و صنوبر و همچنین جلبک ها و سایر میکروارگانیسم ها را یافتیم – و بخش بزرگی از قطعات DNA را که نمی توانستیم با هیچ گونه شناخته شده ای مطابقت دهیم.

اما فقط گونه‌های خاص مورد توجه نیستند، بلکه نحوه همزیستی آنها در همان اکوسیستم ماقبل تاریخ بسیار گرمتر از امروز است. این می تواند در مورد تأثیر احتمالی بر تنوع زیستی در طول دوره های گرم شدن و اینکه چگونه ممکن است واکنش تکاملی آنها را هدایت کند، چیزهای زیادی به ما بگوید.

در اصل، مطالعه ما شبیه به تحقیقاتی است که بوم‌شناسان امروزه برای درک تنوع زیستی در اکوسیستم‌های مدرن انجام می‌دهند. تفاوت این است که ما به اکوسیستمی نگاه می کنیم که میلیون ها سال پیش ناپدید شده است، به همین دلیل است که بازیابی و تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیک این مولکول های کوتاه و تخریب شده بسیار چالش برانگیزتر می شود.

تماشای تکامل

ما می دانیم که DNA درون سلول های همه موجودات زنده به آرامی جهش می یابد، زیرا تغییرات محیطی باعث سازگاری و تکامل در طول نسل ها می شود. با این حال، ما به ندرت «ماشین زمان» داریم که به عقب برگردیم و مستقیماً به مولکول‌های DNA قدیمی نگاه کنیم.

برای درک اینکه چگونه DNA در طول زمان تغییر کرده است، ما معمولا ژنوم گونه های مدرن را با هم مقایسه می کنیم و برای ایجاد یک شجره خانوادگی تکاملی به عقب کار می کنیم. با این حال، امکان مطالعه DNA که میلیون‌ها سال قدمت دارد به این معنی است که ما قادر خواهیم بود به‌جای محدود شدن به «عکس فوری» ژنتیکی فعلی در گونه‌های امروزی، مستقیماً فرآیند تکامل مولکولی عمیق را مشاهده کنیم.

علاوه بر این، DNA اجداد گونه های مدرن ممکن است نشان دهد که چگونه آنها با شرایطی که بسیار متفاوت از شرایط امروزی هستند سازگار شدند. ما در این مطالعه به آن بینش‌ها دست نمی‌یابیم، اما اگر بتوانیم آن سازگاری‌های ژنتیکی ماقبل تاریخ را با جزئیات در آینده مطالعه کنیم، ممکن است به ما اجازه دهد پیش‌بینی کنیم که آیا گونه‌ها می‌توانند با تغییراتی مانند گرمایش جهانی سازگار شوند یا خیر.

DNA چقدر می تواند باقی بماند؟

علیرغم آنچه ممکن است فیلم های پارک ژوراسیک به شما بگویند، DNA برای همیشه دوام نمی آورد. در طول زمان به طور پیوسته پوسیده می شود – اگرچه میزان پوسیدگی به شرایطی مانند دما بستگی دارد.

حدود یک دهه پیش، من و همکارانم مطالعه‌ای درباره فسیل‌های موآ منتشر کردیم که «نیمه عمر» پوسیدگی طولانی‌مدت DNA در استخوان‌ها را محاسبه کرد. ما پیش‌بینی کردیم که قطعات قابل تشخیص DNA باید بتوانند بیش از یک میلیون سال در شرایط ایده‌آل مانند انجماد عمیق یخ‌های دائمی دوام بیاورند.

و در واقع، در سال 2021، محققان DNA را از دندان یک ماموت که تقریباً 1.2 میلیون سال پیش در سیبری زندگی می کرد، بازیابی کردند.

با این حال، تحقیقات جدید چیزی کاملاً شگفت‌انگیز را نشان می‌دهد. به نظر می رسد که DNA در واقع می تواند به عنوان مولکول های آزاد در رسوب بسیار طولانی تر از استخوان های حیوانی که در ابتدا به آن تعلق داشت زنده بماند.

مولکول های DNA می توانند به سطح ذرات خاک رس متصل شوند که به نوعی آنها را از آسیب های زمان محافظت می کند. ما دقیقاً نمی دانیم که DNA چقدر می تواند در رسوب زنده بماند، اما اگر شرایط حفظ ایده آل باشد، دلیلی وجود ندارد که باور کنیم حد را در اینجا در دو میلیون سال پیدا کرده ایم.

هنگامی که بیشتر بدانیم چه نوع رسوبی DNA را به بهترین شکل حفظ می کند، می توانیم آن را در سراسر جهان جستجو کنیم – هرچند بعید است که رویای بررسی توالی ۶۵ میلیون ساله DNA دایناسورها را محقق کنیم. من بسیار خوشحال خواهم شد اگر ثابت شود اشتباه می کنم!

منبع:

https://theconversation.com/the-oldest-dna-ever-found-reveals-a-snapshot-of-a-vanished-world-196044