Verdens eldste DNA:

Forskere har studert genomet til en million år gamle mammuter

Illustrasjon laget av Beth Zaiken for Centre for Palaeogenetics av steppemammuter, forgjengeren til ullhåret mammut. Rekonstruksjonen er basert på ny genetisk informasjon.
Illustrasjon laget av Beth Zaiken for Centre for Palaeogenetics av steppemammuter, forgjengeren til ullhåret mammut. Rekonstruksjonen er basert på ny genetisk informasjon. Foto: Beth Zaiken / Reuters

– Dette er en veldig spesiell studie og ekstremt sjeldne resultater, kommenterer Bastiaan Star ved Universitetet i Oslo.

(Denne artikkelen ble først publisert på Forskning.no).

Et internasjonalt team ledet av forskere ved Centre for Palaeogenetics i Stockholm, har analysert DNA fra tre mammut-tenner bevart i permafrost.

Det eldste eksemplaret er 1,2 millioner år gammelt.

Til sammenligning er det eldste DNA-et som tidligere er analysert mellom 560 000 og 780 000 år gammelt. Det stammet fra en hest.

– Dette er det eldste DNA-et som er funnet og som vi har klart å autentisere - altså demonstrere at det er gammelt DNA og ikke forurensning, sier Peter Heintzman til forskning.no.

Han er førsteamanuensis ved UiT Norges arktiske universitet og har deltatt i den nye studien i tidsskriftet Nature.

Den nye forskningen kaster lys over opphavet til ullhåret mammut og nordamerikansk kolombiansk mammut. Studien viser også at det er mulig å hente ut DNA fra svært gamle levninger.

Virkelig gammelt

Bastiaan Star er førsteamanuensis ved Centre for Ecological and Evolutionary Synthesis (CEES), Universitetet i Oslo. Han har ikke deltatt i studien og er imponert over de nye resultatene.

– For det første, dette er første gang så utrolig gammelt DNA, over en million år gammelt, har blitt hentet ut og analysert. For å sette det i perspektiv, denne perioden er forut for splittelsen mellom moderne mennesker og neandertalere, skriver Star på e-post til forskning.no.

Den tidligere rekorden stammet som nevnt fra en hest og ble datert til å være rundt 700 000 år gammelt.

– Disse resultatene ble fremskaffet i 2013. Det er allerede åtte år siden. Siden da er det ikke funnet noe DNA av samme alder, til tross for betydelig innsats. Så denne artikkelen er virkelig en sjelden studie, sier Star.

Han jobber selv med eldgammelt DNA i forskningen sin.

– Vi visste at å få tak i DNA i denne alderen teoretisk ville være mulig, men jeg er fortsatt forbløffet over at en slik studie viste seg å være mulig.

En tidlig ullhåret mammut

DNA-et fra de tre mammutene ble hentet ut fra tenner.

Den ene av mammutene levde for rundt 700 000 år siden, de to andre for over en million år siden. Restene av de forhistoriske kjempene ble alle funnet i Sibir.

Ullhåret mammut er velkjent fra illustrasjoner av den siste istiden. Arten regnes for å ha utviklet seg fra steppemammut for omtrent 700 000 år siden.

Eksemplaret som er rundt 700 000 år gammelt, ser nettopp ut til å være en tidlig form for ullhåret mammut.

Overraskende funn

Det nest eldste individet var en steppemammut og forfar for ullhåret mammut. Forskerne refererer til den som «Adycha», etter plassen den ble funnet.

Det eldste eksemplaret, som forskerne kaller «Krestovka-mammuten», hørte til en tidligere ukjent slektslinje av mammuter.

– Det var overraskende, sier Peter Heintzman ved UiT.

– Ifølge tidligere forskning skulle det bare vært en mammutart i live på den tiden, steppemammuten.

Det eldste funnet kan representere en ny art, sier Tom van der Valk, en av de andre forskerne bak studien, i en pressemelding. Men de er ikke helt sikre enda.

Den tidligere ukjente genetiske linjen ser ut til å være forfedre til den kolombianske mammuten, en svær mammutart som levde i Nord-Amerika.

– Det viser seg at hvis du krysser den litt rare linjen 50/50 med ullhåret mammut, så får du kolombiansk mammut, sier Peter Heintzman.

Peter Heintzman, førsteamanuensis ved UiT Norges arktiske universitet, har deltatt i den nye studien. Foto: Christian Halvorsen / UiT
Peter Heintzman, førsteamanuensis ved UiT Norges arktiske universitet, har deltatt i den nye studien. Foto: Christian Halvorsen / UiT

– Dette tyder på at den kolombianske mammuten stammer fra en hybridisering mellom ullhåret mammut og den utdødde linjen som vi nettopp har oppdaget.

Forskerne foreslår at det var mammuter fra Krestovka-linjen som først kom til Amerika for 1,5 millioner år siden. Ullhåret mammut vandret inn senere. En hybridisering mellom de to ble til den kolombianske mammuten.

Bastiaan Star synes dette er interessante resultater.

– Vi har en tendens til å tenke på arter, og spesielt slike store arter som mammuter, som rimelig definert. I økende grad viser forskning at slike artsgrenser kan være mindre tydelig enn tidligere antatt, og denne studien er et virkelig bemerkelsesverdig eksempel på det.

Allerede tilpasset kulda

Videre kunne forskerne se at steppemammuten, som senere utviklet seg til ullhåret mammut, allerede for en million år siden var tilpasset kulden i Sibir. Dette var flere hundre tusen år før ullhåret mammut ble til.

– De hadde allerede gener som kodet for ekstra hårvekst, fettansamlinger, og andre tilpasninger til Arktis som døgnrytmen og kuldetoleranse. Dette var allerede til stede i den en million år gamle steppemammuten, sier Heintzman.

Skadet og fragmentert

Hva var egentlig tilstanden til DNA-et som forskerne fant, etter så mange år?

Heintzman forklarer.

– Når vi sekvenserer DNA fra en gammel tann, er vanligvis det meste av DNA-et vi sekvenserer fra bakterier og andre ting som har kolonisert den etter at dyret døde. Slik var det også her. Bare en veldig liten del av DNA-et var faktisk fra mammut.

DNA-et som kom fra mammutene var i tillegg veldig fragmentert og skadet.

- Det hadde mange karakteristiske mønstre av DNA-skader. Det var faktisk slik vi autentiserte at DNA-et var eldgammelt, sier Heintzman, som ledet arbeidet med å verifisere mammut DNA-et.

Grensen nådd?

Hvor gammelt DNA er det egentlig mulig å finne og lese?

Anders Götherström, professor i molekylær genetikk ved Stockholms universitet, tror ikke grensen er nådd enda.

– En kvalifisert gjetning ville være at vi kan hente ut DNA som er to millioner år gammelt, og kanskje gå så langt tilbake som 2,6 millioner år. Før det var det ikke permafrost hvor DNA kunne blitt bevart, sier Götherström i pressemeldingen.

I fjor kom det en studie der forskere hevdet å ha oppdaget kjemiske markører for bittelitt DNA i et dinosaurfossil. Men studien møtte motstand. Lignende funn gjort på 90-tallet har blitt avkreftet som forurensing, sier Heintzman.

Peter Heintzman har tidligere vært med på en studie, omtalt av UiT, der de analyserte 1,7 millioner år gamle proteiner i tannemalje fra et forhistorisk neshorn. Men dette var proteiner og ikke DNA, slik det er snakk om i den nye studien.

Istider som kom og gikk

Det å se på evolusjonære endringer over en tidsskala på en million år, åpner for mange muligheter, mener Heintzman.

– Vi kan potensielt se på utviklingshastigheten blant mange arter, fra store dyr som mammuter, bison og hester, til små dyr og kanskje planter. Det er et stort potensial for å forstå evolusjon og hvordan arter diversifiserer.

Gjennom de siste en million år har det for eksempel vært store klimaforandringer.

– Det har vært 14 istider og 14 varme perioder imellom dem. Hvis vi kan gå så langt tilbake i tid og se på DNA-data, kan vi også se på arters respons på flerfoldige istider, sier Heintzman.

Genetiker Alfred L. Roca ved University of Illinois, kommenterer den nye studien i en artikkel i tidsskriftet Nature.

Han skriver at mange nåværende dyrearter oppstod i eller etter tidlig pleistocen. Pleistocen er navnet på perioden i jordens historie som varte fra 2 588 000 til 11 700 år siden, og som omfatter de store istidene.

– Evnen til å hente DNA fra tidlig pleistocen betyr at genomiske endringer i noen linjer nå kan spores over dyp tid, noe som gir innsikt i utviklingen av moderne arter.

Referanse: Tom van der Valk, m. fl.: «Million-year-old DNA sheds light on the genomic history of mammoths», Nature, 17. februar 2021.

Personvernpolicy