Il più antico DNA mai scoperto rivela un sorprendente mondo artico di milioni di anni fa
Articolo del 25 Dicembre 2022
Il materiale genetico scoperto nei sedimenti di una regione chiamata Peary Land e risalente a due milioni di anni fa mostra come la parte settentrionale della Groenlandia all’epoca ospitasse una foresta lussureggiante e altri organismi sorprendenti per quelle latitudini, come per esempio i mastodonti.
Ricostruzione della formazione di Kap København due milioni di anni fa, in un’epoca in cui la temperatura era significativamente più alta di quella dell’attuale Groenlandia settentrionale
Il più antico DNA mai recuperato ha rivelato un notevole ecosistema di due milioni di anni fa in Groenlandia, compresa la presenza di un improbabile esploratore: il mastodonte (Mammut).
Il DNA, rinvenuto nei sedimenti di una regione chiamata Peary Land all’estremo nord della Groenlandia, mostra com’era la vita in un periodo molto più caldo della storia della Terra. Il paesaggio, che oggi è un aspro deserto polare, un tempo ospitava alberi, caribù e mastodonti. Alcune delle piante e degli animali che vi prosperavano si trovano ora in ambienti artici, mentre altri si trovano solo in foreste boreali più temperate. “Quello che vediamo è un ecosistema senza analoghi moderni”, afferma Eske Willerslev, esperto di genetica evolutiva dell’Università di Cambridge e autore senior dello studio, pubblicato su “Nature”.
Finora il DNA più antico mai recuperato proveniva da un dente di mammut di un milione di anni fa. Anche il DNA più antico mai trovato nell’ambiente – piuttosto che in un esemplare fossile – aveva un milione di anni e proveniva da sedimenti marini in Antartide. Il DNA antico appena analizzato proviene da una formazione rocciosa ricca di fossili nella Terra di Peary, chiamata Kap København, che conserva sedimenti provenienti sia dalla terraferma sia da un estuario oceanico poco profondo. La formazione, che in precedenza i geologi avevano datato a circa due milioni di anni, ha già restituito una serie di fossili di piante e insetti, ma quasi nessuna traccia di mammiferi. L’analisi del DNA rivela ora 102 diversi generi di piante, tra cui 24 mai trovati fossilizzati nella formazione, e nove animali, tra cui granchi a ferro di cavallo, lepri, oche e mastodonti. Si tratta di un risultato “sconvolgente”, dice Willerslev, perché nessuno pensava che i mastodonti si spingessero così a nord.
La localizzazione della formazione di Kap København
“È un quadro di tutto ciò che era presente in questo ecosistema ed è davvero incredibile”, afferma Drew Christ, borsista al Gund Institute for Environment dell’Università del Vermont, che studia la storia delle regioni polari della Terra ma non è stato coinvolto nella ricerca.
I ricercatori hanno ricostruito l’antica Terra di Peary usando frammenti di DNA separati dal corpo. Ogni volta che una foglia di un albero cade, una persona perde un po’ di pelle o un coniglietto muore e si decompone in un prato, frammenti di DNA possono entrare nell’ambiente. La maggior parte di questi frammenti, chiamati DNA ambientale (eDNA, da environmental DNA), si degrada rapidamente. Ma nelle giuste condizioni chimiche, le molecole di DNA possono legarsi ai sedimenti. Questo li protegge dall’essere degradate dagli enzimi, spiega la coautrice dello studio Karina Sand, geobiologa molecolare al Globe Institute dell’Università di Copenaghen.
I ricercatori hanno iniziato a raccogliere sedimenti da Peary Land nel 2006, ma ci sono voluti anni prima che la tecnologia fosse all’altezza delle loro ambizioni. “Ogni volta che abbiamo avuto miglioramenti in termini di estrazione del DNA e tecnologia di sequenziamento, abbiamo cercato di rivisitare questi campioni, e abbiamo fallito”, dice Willerslev. Per anni il gruppo di studiosi non è riuscito a estrarre DNA utilizzabile dai campioni.
Finalmente, qualche anno fa, i ricercatori sono riusciti a estrarre DNA fortemente danneggiato. Hanno quindi potuto confrontare i frammenti di DNA con i genomi delle specie moderne. Le somiglianze nelle sequenze hanno rivelato che alcune delle specie che hanno lasciato il DNA erano tra gli antenati delle specie moderne.
Due milioni di anni fa il sito di Kap København sarebbe stato un litorale boscoso dove un fiume sfociava in un estuario, spiega Willerslev. Il fiume trasportava frammenti di DNA dalla terraferma all’ambiente marino, dove si sono conservati. Ecco perché i ricercatori hanno trovato tracce di granchi a ferro di cavallo – una famiglia che oggi vive molto più a sud – accanto a DNA di caribù. Hanno anche trovato tracce di coralli, formiche, pulci e lemming.
La vita vegetale che dominava questo paesaggio includeva salici e betulle, che oggi si trovano nelle zone meridionali della Groenlandia. C’erano anche alberi che oggi si trovano solo nelle foreste più temperate, come il pioppo e il cedro, dice il coautore dello studio Mikkel Pedersen, geografo fisico all’Università di Copenaghen. Le temperature sarebbero state in media tra 11 e 19 °C più alte di oggi. Ma la Groenlandia si trovava alla stessa latitudine di oggi, il che significa che questo antico paesaggio era immerso nell’oscurità 24 ore su 24 per quasi metà dell’anno. Il fatto che la vita vegetale potesse sopravvivere nonostante i lunghi periodi di assenza di luce solare è una testimonianza del potere dell’adattamento evolutivo, spiega Willerslev.
I gruppi di organismi che vivevano in Groenlandia due milioni di anni fa sono stati anche in grado di sopravvivere e generare discendenti, come i moderni caribù, che oggi vivono in condizioni artiche molto più fredde. Lo studio delle sequenze genetiche di questi antichi animali potrebbe rivelare adattamenti che potrebbero aiutare le specie artiche a sopravvivere agli odierni cambiamenti climatici causati dall’uomo, afferma Willerslev.
I ricercatori non sanno quanto a lungo il DNA ambientale possa rimanere intatto nei sedimenti. Willerslev dice che non sarebbe sorpreso di trovare frammenti vecchi fino a quattro milioni di anni. Potrebbero esserci altri luoghi sulla Terra in cui il DNA antico può aiutare a scoprire come gli ecosistemi sono cambiati con l’oscillazione del clima, afferma Linda Armbrecht, ricercatrice all’Institute for Marine and Antarctic Studies dell’Università della Tasmania, in Australia, che ha guidato lo studio che ha scoperto il DNA di milioni di anni fa nei sedimenti antartici e non è stata coinvolta nel nuovo lavoro di Willerslev e dei suoi colleghi.
“Entrambi i nostri studi hanno cercato il DNA in ambienti freddi: Groenlandia e Antartide”, afferma Armbrecht. “Cercare il DNA in ambienti e sedimenti con proprietà favorevoli alla conservazione del DNA (tra cui, per esempio, temperature fredde, mineralogia specifica) sembra essere la chiave per scoprire quanto indietro nel tempo questo DNA possa essere conservato e rilevato.”
Fonte: Le Scienze
