Eine genetische Analyse lang ausgestorbener sibirischer Mammuts hat den Rekord für die älteste bisher sequenzierte DNA nahezu verdoppelt. Das genetische Material einer Kreatur, die vor 1,2 Millionen Jahren gefrorenes Land durchstreifte, bringt das Studium der alten DNA näher an ihre theoretische Grenze – und enthüllt eine neue Linie von Mammuts.
„Ich liebe dieses Papier“, sagt Ludovic Orlando, Paläogenetiker an der Paul Sabatier University, dessen Team zuvor den Rekord für die älteste sequenzierte DNA eines 750.000 Jahre alten Pferdes aufgestellt hatte . „Ich habe seit 2013 auf unseren Weltrekord gewartet, bis das älteste Genom gebrochen ist.“
Genetisches Material wird in den meisten Umgebungen relativ schnell abgebaut. Die älteste vom Menschen in Afrika sequenzierte DNA stammt aus der Zeit vor etwa 15.000 Jahren . In Europa haben Wissenschaftler DNA von einem Neandertaler sequenziert , der vor etwa 120.000 Jahren lebte . Aber die DNA von Lebewesen, die im Permafrost vergraben sind, kann viel, viel länger bestehen bleiben, da das Tiefkühlen den chemischen Abbau verlangsamt.
In den 1970er Jahren entdeckte der russische Paläontologe Andrei Sher an mehreren Orten im Nordosten Sibiriens eine Fundgrube gefrorener Überreste, darunter ein Trio von Mammuts. Basierend auf der Ausrichtung magnetischer Materialien in den umgebenden Gesteinen und den Arten von Nagetieren, die neben ihnen gefunden wurden, schätzten die Forscher, dass die Mammuts vor etwa 1,2 Millionen, 1 Million und 700.000 Jahren gelebt hatten.
Die Forscher hinter der neuen Studie bohrten winzige Proben aus dem Backenzahn jedes Mammuts – etwa eine Prise Salz – und versuchten, DNA zu extrahieren. Die Verwüstungen der Zeit hatten die DNA in viele Milliarden kurzer, fragmentierter Sequenzen zerlegt. „Je mehr Puzzleteile Sie haben, desto schwieriger ist es, das gesamte Puzzle zu rekonstruieren“, sagt Co-Autor Tom van der Valk, Evolutionsgenetiker an der Universität Uppsala.
Um diese Teile zusammenzusetzen, verwendeten die Forscher die zuvor sequenzierten Genome von Elefanten und viel jüngeren Mammutresten als Referenz. Es war ein bisschen so, als würde man sich das Bild auf der Puzzle-Box ansehen, sagt Love Dalén, Evolutionsgenetiker am Zentrum für Paläogenetik in Stockholm und Mitautor der Studie. Als die Forscher die Beziehungen zwischen den älteren Mammuts und den Elefanten aufzeichneten und schätzten, wie lange es gedauert hätte, bis ihre Gene auseinander gingen, stimmten die Daten mit denen der früheren Methoden überein.
Das jüngste Mammut ist mit etwa 700.000 Jahren eines der ältesten bekannten Wollmammuts, Spezialisten für kaltes Wetter, die sich über Hunderttausende von Jahren auf der Nordhalbkugel befanden. Die meisten starben vor etwa 10.500 Jahren aus, als sich das Klima am Ende der letzten Eiszeit erwärmte (obwohl eine kleine Bevölkerung nördlich der Beringstraße bis vor etwa 4000 Jahren bestand ).
Das zweite Mammut, das auf etwa 1 Million Jahre alt war, war ein Steppenmammut, der direkte Vorfahr von Wollmammuts, berichten die Forscher heute in Nature . Das dritte und älteste Exemplar, ungefähr 1,2 Millionen Jahre alt, gehört zu einer bisher unbekannten Linie , die die Forscher Krestovka nach einem Dorf in der Nähe benannten, in dem es gefunden wurde .Durch die Verknüpfung mehrerer Gene dieses Mammuts mit bekannten Merkmalen erfuhren sie, dass es bereits viele der extremen Kälteanpassungen der späteren Wollmammuts besaß, darunter dickes Fell und reichliche Fettdepots. Die Forscher entdeckten auch, dass Nordamerikas kolumbianische Mammuts, die vor etwa 13.000 Jahren ausgestorben waren, etwa die Hälfte ihrer Gene mit der neuen Linie und die andere Hälfte mit Wollmammuten teilten. Die Forscher vermuten, dass das Krestovka-Mammut vor etwa 1,5 Millionen Jahren nach Nordamerika gelangte und etwa 1 Million Jahre später mit Wollmammuten hybridisierte, um die verschiedenen Unterarten des Kontinents zu produzieren.
Einige Wissenschaftler hatten daran gezweifelt, ob es überhaupt möglich war, DNA zu sequenzieren, die älter als 1 Million Jahre war. „Diese [Exemplare] drücken das, was wir uns als die älteste mögliche alte DNA vorstellen, ziemlich stark zurück“, sagt die Co-Autorin und Evolutionsbiologin Beth Shapiro von der University of California in Santa Cruz. Theoretisch ist es möglich, DNA zu sequenzieren, die so alt ist wie der Permafrost selbst oder etwa 2,6 Millionen Jahre, sagen Dalén und van der Valk.
„Es ist eine aufregende Studie, die zeigt, dass DNA über das hinausgehen kann, was viele Fachleute vor einem Jahrzehnt als Obergrenze vorausgesagt hätten“, sagt die Genetikerin und alte DNA-Expertin Eske Willerslev von der Universität Cambridge, die nicht beteiligt war mit der Studie.
Vincent Lynch, ein Evolutionsentwicklungsbiologe an der Universität in Buffalo, sagt, dass die neue Studie das Wissen der Wissenschaftler über Mammuts, einschließlich der Ursprünge der kolumbianischen Mammuts, erheblich erweitert. Das Schicksal der Mammuts sollte jedoch als Warnung für unsere eigene Spezies dienen, fügt er hinzu. „Sie waren eine äußerst verbreitete und weit verbreitete Bevölkerung, die sehr schnell ausgestorben ist… aufgrund des Klimawandels. Das muss eine Lektion für uns sein. “
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