februari 6, 2023

jojoclub-afslanken

Jojo Club is de toonaangevende aanbieder van kwalitatief Nederlands nieuws in het Engels voor een internationaal publiek.

Het oudst bekende DNA schetst een beeld van het ooit vruchtbare Noordpoolgebied

Het oudst bekende DNA schetst een beeld van het ooit vruchtbare Noordpoolgebied

In permafrost aan de noordelijke rand van Groenland hebben wetenschappers de oudst bekende DNA-fragmenten ontdekt, die een ongewoon inzicht geven in een ongewoon oud ecosysteem.

De Het genetische materiaal gaat minstens 2 miljoen jaar terug – bijna twee keer zo oud als het massieve Siberische DNA dat het droeg vorig record. monsters, beschreven meldde woensdag in Nature, dat het afkomstig was van meer dan 135 verschillende soorten.

Samen toonden ze aan dat een gebied op slechts 600 mijl van de Noordpool ooit bedekt was met een bos van populieren en berken en werd bewoond door mastodonten. De bossen waren ook de thuisbasis van kariboes en poolhazen. En de warme kustwateren wemelden van degenkrabben, een soort die tegenwoordig niet verder naar het noorden in Maine wordt gevonden.

Onafhankelijke experts prezen de studie als een belangrijke stap vooruit.

“Het is bijna magisch om zo’n compleet beeld van een oud ecosysteem te kunnen afleiden uit kleine fragmenten van bewaard DNA”, zegt Beth Shapiro, een paleoantropoloog aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz.

“Ik denk dat het de mensen zal verbazen”, zegt Andrew Christ, een geoloog van de Universiteit van Vermont die het oude noordpoolgebied bestudeert. “Dat heeft het zeker voor mij gedaan.”

De ontdekking kwam na twee decennia van wetenschappelijke gok en frustrerende tegenslagen.

Een van de projectleiders, Eske Willerslev, bedacht manieren om DNA uit sedimenten te halen toen hij een afgestudeerde student was aan de Universiteit van Kopenhagen. In 2003 bestudeerden hij en zijn collega’s een stuk permafrost in Siberië en vonden daar DNA van de planten Zoals wilgen en madeliefjes die 400.000 jaar oud zijn.

Deze ontdekking vestigde een record voor het oudste DNA en veel wetenschappers betwijfelden of er iets veel ouder gevonden kon worden. Maar in 2006 probeerden Dr. Willerslev en Kurt Kjaer, een geoloog aan de Universiteit van Kopenhagen, de kansen in Noord-Groenland te trotseren. Ze baanden zich een weg naar een geologische formatie genaamd Kappenhaven, een kale heuvelrug zo desolaat als het oppervlak van de maan. Eerder vonden wetenschappers plantenfossielen die naar schatting 2,4 miljoen jaar oud zijn. Het vinden van DNA in het sediment was geweldig.

READ  Astronomen hebben ontdekt dat sterren planeten kunnen stelen

“Als je vooruitgang wilt boeken, moet je een paar sprongen maken”, zei dr. Kjaer.

De onderzoekers groeven de permafrost op en brachten hem terug naar Kopenhagen om te zoeken naar DNA. Ze vinden er geen.

In latere jaren hadden Dr. Willerslev en zijn collega’s meer succes bij het onderzoeken van sedimenten en kleinere botten uit andere delen van de wereld. Er achter komen Een schat aan eeuwenoud menselijk DNA Help ons ons begrip van de geschiedenis van onze soort opnieuw vorm te geven.

Gaandeweg hebben de onderzoekers hun methoden voor het extraheren van DNA uit oude monsters aangepast en de machines geüpdatet die ze gebruikten om het te sequensen. Naarmate ze beter werden in het jagen op genen, namen ze meer Kaapse Copenhaven-exemplaren voor nog een kans.

Maar jarenlang faalden ze keer op keer. Van tijd tot tijd werden ze gestoord door wat leek op korte DNA-fragmenten, die reads worden genoemd. De onderzoekers konden de mogelijkheid niet uitsluiten dat kleine DNA-fragmenten in Groenland, of zelfs in hun laboratorium, de metingen hadden besmet.

Uiteindelijk vonden ze in 2017, na een flinke update in hun technologie, DNA in de monsters. De permafrost bleek beladen te zijn met genetisch materiaal. Het duurde niet lang of ze hadden miljoenen DNA-fragmenten verzameld.

“Het was een doorbraak”, zei dr. Willerslev. “Het ging van niets of heel weinig waarvan je niet weet dat het echt is, tot ineens: het is er.”

De onderzoekers labelden de fragmenten met de DNA-sequenties van levende soorten om te zien waar ze thuishoren in de evolutionaire boom. Ze vonden 102 verschillende soorten planten, waaronder 78 eerder herkende fossielen en 24 nieuwe soorten. Plant-DNA schilderde een beeld van bossen gedomineerd door populieren en berken.

Andere sequenties zijn afkomstig van wilde dieren, waaronder kariboes, hazen, industriële, ganzen, lemmingen en mieren. De onderzoekers vonden ook mariene soorten, zoals degenkrabben, koralen en algen.

“Het heeft alles vervangen wat we ons hadden voorgesteld,” zei dr. Kjaer.

De onderzoekers zochten ook in de permafrost naar nieuwe aanwijzingen voor de leeftijd van de fossielen. Ze vonden lagen in de sedimenten waarin de mineralen onthulden dat het magnetische veld van de aarde was omgedraaid. De ouderdom van die reflecties hielp de onderzoekers om vast te stellen dat Cap Copenhaven minstens 2 miljoen jaar oud is, maar ze konden geen duidelijke bovengrens vaststellen. “Mijn gevoel als geoloog is dat hij ouder is”, zei dr. Kjaer.

READ  Bekijk foto's van Neptunus met focus op de Webb-telescoop

De onderzoekers sloten de mogelijkheid uit dat het DNA afkomstig was van jongere soorten die de oudere permafrost besmetten. Het DNA van de berken van Cap Copenhaven miste veel van de mutaties die levende soorten hebben, wat aangeeft dat ze oud waren. Het DNA van Kap Kobenhavn had ook een duidelijk patroon van schade dat alleen optreedt wanneer deeltjes gedurende geologische tijdsperioden in sedimenten aanwezig zijn geweest.

“Het helpt echt om aan te tonen dat dit inderdaad oud DNA is”, zegt Tyler Murchie, een postdoctoraal onderzoeker aan de McMaster University die niet betrokken was bij de nieuwe studie.

De onderzoekers waren verrast door enkele van de soorten die ze vonden. Tegenwoordig leven de kariboes in Groenland, net als in het grootste deel van het Noordpoolgebied. Maar tot nu toe geeft hun fossielenbestand aan dat ze een miljoen jaar geleden zijn geëvolueerd. Hun DNA verdubbelt nu hun evolutionaire geschiedenis.

Love Dalen, een paleontoloog van de Universiteit van Stockholm die vorig jaar het 1,2 miljoen jaar oude megalithische DNA in Siberië heeft opgegraven, is verbaasd dat mastodonten in Groenland zijn verschenen. “Wat doen ze daar in vredesnaam?” Gevraagd.

Dalen merkte op dat de vroegst bekende 75.000 jaar oude mastodontfossielen zich in Nova Scotia bevinden – veel jonger dan het DNA van Groenland en veel verder naar het zuiden dan Kaap Copenhaven. Hij zei: “Je kunt niet over land naar het noorden gaan.”

Deense onderzoekers stelden vast dat de mastodonten van Groenland twee miljoen jaar geleden behoorden tot een diepe, voorheen onbekende tak van de mastodontstamboom. “Het zou kunnen betekenen dat ze de voorouders zijn van de laat-Pleistocene mastodonten die we kennen, of dat ze een nieuwe soort kunnen vertegenwoordigen,” zei Dalen.

Ecologisch passen mastodonten goed in de populieren- en berkenbossen van Groenland, net als in de bossen van Noord-Amerika. Terwijl kariboes vaker voorkomen in de noordelijke toendra, leeft een ondersoort in Canadese bossen, die aanwijzingen geeft over hoe oude kariboes bloeiden. Maar de aanwezigheid van degenkrabben in ondiepe kustwateren geeft aan dat de oceanen en het land ooit opmerkelijk warm waren.

READ  Kijk hoe SpaceX's Ax-1 astronautenmissie vandaag het ruimtestation verlaat

Dr. Willerslev en zijn collega’s blijven DNA bestuderen op zoek naar aanwijzingen over hoe al deze soorten duizend mijl ten noorden van de poolcirkel konden gedijen. Bomen moesten bijvoorbeeld een half jaar in het donker leven. DNA dat twee miljoen jaar bewaard is gebleven, kan de geheimen van aanpassing bevatten.

Wetenschappers zijn ook geïnteresseerd in hoe fragmenten van DNA erin slagen om zo lang te overleven en verwachtingen te tarten. Hun onderzoek geeft aan dat DNA-moleculen zich kunnen hechten aan veldspaat- en kleimineralen, waardoor ze worden beschermd tegen verdere schade.

Op basis van deze ontdekking ontwikkelen de onderzoekers nieuwe methoden waarmee ze hopen meer DNA uit de oude sedimenten te kunnen halen. Dr. Kjaer en zijn collega’s graven vier miljoen jaar oude sites op in Canada in de hoop hun eigen record te breken.

d zei Dallin, ze kunnen slagen. Maar de schade die hij en de Deense onderzoekers aantroffen in het oudste DNA suggereert hem dat het onmogelijk zou zijn om oeroud genetisch materiaal te vinden dat ouder is dan ongeveer vijf miljoen jaar. “Dit geeft op geen enkele manier aan dat er DNA zal zijn van fossielen uit het dinosaurustijdperk”, zei hij.

Dr. Crist zei dat het vinden van meer DNA uit plaatsen zoals de Kaap van Kopenhagen hen zou kunnen helpen beter te begrijpen hoe door de mens veroorzaakte klimaatverandering in het Noordpoolgebied is. Hij zei dat we er niet van uit moeten gaan dat de regio zal lijken op ecosystemen verder naar het zuiden. Het ecosysteem van Kaap Copenhaven twee miljoen jaar geleden kent immers geen gelijke vandaag.

“Het leven zal zich aanpassen, maar op manieren die we niet verwachten”, zei dr. Christ.