Kahe miljoni aasta vanune DNA paljastas elust kihanud Gröönimaa ökosüsteemi
Gröönimaa põhjaosast kogutud proovid peitsid endas kuni 2,4 miljoni aasta vanust pärilikkusainet. Iidset DNA uurinud teadlasrühm leidis jälgi enam kui 135 erinevast liigist, mis moodustasid eriskummalise ökosüsteemi.
"Loomade DNA-ni jõudis tabas meid tõeline vau-moment. Seal jooksid ringi mastodonid, põhjapõdrad, haned, jänesed ja sipelgad. Samuti elasid seal soojema kliimaga kohastunud mereelukad, näiteks odasabad. Keegi poleks osanud tänapäeval ennustada, et seal oleks saanud näha sellist kooslust," meenutas Eske Willerslev, Kopenhaageni Ülikooli geogeneetika tippkeskuse juht. Varem oli teadlased leidnud sama piirkonna setetest mitmeid taimejäänuseid, ent vaid ühe selgroogse fossiili – jänesehamba.
Avastuse juures mängisid võtmerolli elusolenditest keskkonda maha jäänud DNA ehk eDNA järjestamise vallas tehtud edusammud. Aja jooksul laguneb isegi parimatel tingimustel talletatud pärilikkusaine. Keskeltläbi väheneb selle lõikude keskmine pikkus poole võrra 521 aastaga. Nõnda on need lõpuks sedavõrd lühikesed, et isegi tipptasemel DNA järjestamise tehnikaid kasutades pole võimalik öelda, kus mingi tükike looma- või taimeliigi genoomis asetsema peaks.
Varasemalt oli suutnud Willerslev kolleegidega järjestada võimaliku piire nihutades 1,3 miljoni aasta vanuse mammuti DNA. Nüüd uuritud proovid on pärit Gröönimaa põhjaosas asuvast 1978. aastal leitud Kap Københavni ladestust. Ligikaudu 2,4 miljoni aasta eest kogunes toonase fjordisuudmesse 20 000 aasta jooksul saja meetri paksune settekiht.
"Esimesel korral tühjade kätega jäädes pidasime seda täiesti loomulikuks – toonane tehnika ei võimaldanud meil piiluda enam kui miljoni aasta taha. Ent oleme proovinud seda tehnikat lihvides ja arendades üha uuesti ning uuesti," viitas Willerslev. Murranguliseks osutus Willerslevi kolleegi Karina Sandi idee, et DNA võib kleepuda erinevate mineraalide külge.
Täiustatud tehnika võimaldas seda kvartsikristallidest ja savist uuesti kätte saada. Kuigi kogu taoliselt saadud pärilikkusaine polnud järjestamiskõlbulik, piisas sellest kümnete liikide tuvastamiseks. "See oli ootamatu läbimurre ja nägime äkitselt, kuidas terve ökosüsteem elavaks muutus," meenutas professor.
Kokku suutis töörühma leida jälgi 102 taimeperekonnast, milles 24 polnud teadlased varem Gröönimaal isegi kivististe näol kohanud. Mitmete teiste liikide leviala on nihkunud võrreldes kahe miljoni aasta taguse ajaga märgatavalt lõuna poole. Teised ökosüsteemid, näiteks eeskätt paplitest ja kaskedest koosnevad metsad on aga miljonite aastatega saarelt täiesti kadunud.
eDNA-le toetudes heitlevad teadlased tihti ka proovide saastumisriskiga. Tulemusi võib mõjutada isegi imepisike hulk kaasaegset DNA-d. Antud juhul Willerslev seda kuigi võimalikuks ei pea. Näiteks puuduvad pärilikkusaine mutatsioonid, mida näeb praegu elavatel kaskedel.
Taimeriigist üllatavaks pidas ta aga leitud loomaliike ja nende mitmekesisust. Sarnaselt praegusega oli Gröönimaa kahe miljoni aasta eest Põhja-Ameerikast eraldatud. "Inimesed ei arvanud, et loomad, sh ka mastodonid oleksid sinna sattuda saanud. Neid me seal aga näeme. Nad pidid sinna ujuma Kanada saartelt või minema kuidagi üle merejää," sõnas Willerslev.
Keskmiselt oli temperatuur piirkonnas praegusest 11–19 C kraadi võrra kõrgen. Nõnda võimaldab iidne eDNA anda aimu toona valitsenud oludest laiemalt.
Teisalt nentis ta, et meetodil on omad puudused. "Iidse DNA järjestamine võimaldab meil otseselt näha, kuidas liigid ja ökosüsteemid tuhandete aastate jooksul muutuvad ja arenevad. Kui meil pole aga sinna kõrvale panna samast ajast pärit fossiili, on meil raske öelda, kuidas mõjutasid need geneetilised muutused näiteks nende jäsemete kuju ja liikumist," märkis professor.
Valdkonna tulevikku vaadates oli Willerslev aga veendunud, et teadlastel õnnestub järjestada veelgi vanemat pärilikkusainet. "Teame praegu, et savis on talletunud veel terve hulk DNA-d, mida me veel praegu kuidagi kätte ei saa. Kui see peaks meil ühel hetkel õnnestub, on meie käsutuses palju rohkem kasutatavat pärilikkusainet ja see omakorda võimaldab tungida kaugemale minevikku, kui söandas keegi kunagi mõelda," sõnas professor.
Nii võivad selle käigus päevavalgele tulla olendid, kelle järeltulijad on praeguseks maamunalt kadunud.
Uuring ilmus ajakirjas Nature.