การค้นพบ DNA ที่เก่าแก่ที่สุดในโลกทำลายสถิติหนึ่งล้านปี

พบชิ้นส่วนขนาดเล็กของ DNA สิ่งแวดล้อมในตะกอนยุคน้ำแข็งทางตอนเหนือของเกาะกรีนแลนด์ นักวิจัยค้นพบว่าชิ้นส่วนเหล่านี้มีอายุมากกว่าบันทึกก่อนหน้าหนึ่งล้านปีสำหรับการสุ่มตัวอย่างดีเอ็นเอจากกระดูกแมมมอธไซบีเรีย โดยใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัย DNA โบราณถูกนำมาใช้เพื่อทำแผนที่ระบบนิเวศอายุสองล้านปีซึ่งผ่านการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างรุนแรง นักวิจัยหวังว่าผลลัพธ์ที่ได้จะช่วยทำนายผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมในระยะยาวของภาวะโลกร้อนในปัจจุบัน การค้นพบนี้จัดทำโดยทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดยศาสตราจารย์ Eske Willerslev และศาสตราจารย์ Kurt H. Kjær ศาสตราจารย์วิลเลอร์สเลฟเป็นสมาชิกของวิทยาลัยเซนต์จอห์น มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ และผู้อำนวยการศูนย์ธรณีพันธุศาสตร์มูลนิธิลุนด์เบคแห่งมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน ซึ่งมีศาสตราจารย์เคียร์ ผู้เชี่ยวชาญด้านธรณีวิทยาประจำอยู่ด้วย ผลลัพธ์ของตัวอย่างที่ใช้งานได้ 41 ตัวอย่างที่ซ่อนอยู่ในดินเหนียวและควอตซ์ได้รับการเผยแพร่ในวันนี้ในNature ศาสตราจารย์วิลเลอร์สเลฟกล่าวว่า "บทใหม่ที่ครอบคลุมประวัติศาสตร์หนึ่งล้านปีพิเศษได้เปิดขึ้นแล้ว และเป็นครั้งแรกที่เราสามารถดู DNA ของระบบนิเวศในอดีตที่ย้อนเวลากลับไปได้โดยตรง.. "DNA สามารถย่อยสลายได้อย่างรวดเร็ว แต่เราได้แสดงให้เห็นแล้วว่าภายใต้สถานการณ์ที่เหมาะสม ตอนนี้เราสามารถย้อนเวลากลับไปได้ไกลกว่าที่ใครจะจินตนาการได้" ศาสตราจารย์ Kjær กล่าวว่า "ตัวอย่างดีเอ็นเอโบราณถูกพบฝังลึกอยู่ในตะกอนที่ก่อตัวขึ้นมากว่า 20,000 ปี ในที่สุดตะกอนดังกล่าวก็ถูกเก็บรักษาไว้ในน้ำแข็งหรือดินที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็ง และที่สำคัญคือไม่ถูกรบกวนโดยมนุษย์เป็นเวลาสองล้านปี" ตัวอย่างที่ไม่สมบูรณ์ซึ่งมีความยาวไม่กี่ในล้านของมิลลิเมตร ถูกนำมาจากการก่อตัวของเคอเบนฮาวน์ ซึ่งเป็นตะกอนที่ทับถมหนาเกือบ 100 เมตร ซึ่งซ่อนตัวอยู่ในปากฟยอร์ดในมหาสมุทรอาร์กติก ณ จุดเหนือสุดของเกาะกรีนแลนด์ สภาพภูมิอากาศในกรีนแลนด์ ณ เวลานั้นแตกต่างกันไประหว่างอาร์กติกและเขตอบอุ่น และอยู่ระหว่าง 10-17 องศาเซลเซียส อุ่นกว่าที่กรีนแลนด์ในปัจจุบัน ตะกอนก่อตัวขึ้นทีละเมตรในอ่าวน้ำตื้น นักวิทยาศาสตร์ค้นพบหลักฐานของสัตว์ พืช และจุลินทรีย์ รวมทั้งกวางเรนเดียร์ กระต่าย ลิงเล็มมิ่ง ต้นเบิร์ชและต้นป็อปลาร์ นักวิจัยยังพบว่า Mastodon ซึ่งเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในยุคน้ำแข็งได้ท่องไปไกลถึงเกาะกรีนแลนด์ก่อนที่จะสูญพันธุ์ในเวลาต่อมา ก่อนหน้านี้เคยคิดว่าสัตว์ที่มีรูปร่างคล้ายช้างไม่ได้ขยายพันธุ์ไปไกลถึงเกาะกรีนแลนด์ จากที่ทราบกันดีว่ามีถิ่นกำเนิดในอเมริกาเหนือและอเมริกากลาง งานสืบสวนของนักวิจัย 40 คนจากเดนมาร์ก สหราชอาณาจักร ฝรั่งเศส สวีเดน นอร์เวย์ สหรัฐอเมริกา และเยอรมนี ไขความลับของชิ้นส่วน ดีเอ็นเอ กระบวนการนี้ต้องใช้ความอุตสาหะมาก ขั้นแรกพวกเขาต้องพิสูจน์ว่ามี DNA ซ่อนอยู่ในดินเหนียวและแร่ควอทซ์หรือไม่ และถ้ามี พวกเขาจะสามารถแยก DNA ออกจากตะกอนเพื่อตรวจสอบได้สำเร็จหรือไม่ ในที่สุดคำตอบก็คือใช่ นักวิจัยได้เปรียบเทียบชิ้นส่วน DNA ทุกๆ ชิ้นกับคลัง DNA จำนวนมากที่รวบรวมจากสัตว์ พืช และจุลินทรีย์ในยุคปัจจุบัน เริ่มปรากฏภาพของ DNA จากต้นไม้ พุ่มไม้ นก สัตว์ และจุลินทรีย์ ชิ้นส่วน DNA บางส่วนสามารถจำแนกได้ง่ายว่าเป็นบรรพบุรุษของสิ่งมีชีวิตในปัจจุบัน ส่วนชิ้นส่วนอื่น ๆ สามารถเชื่อมโยงกันในระดับสกุลเท่านั้น และบางส่วนมาจากสายพันธุ์ที่ไม่สามารถบรรจุในคลัง DNA ของสัตว์ พืช และจุลินทรีย์ที่ยังมีชีวิตอยู่ในยุคที่21ศตวรรษ. ตัวอย่างอายุสองล้านปียังช่วยนักวิชาการสร้างภาพของขั้นตอนที่ไม่รู้จักมาก่อนในวิวัฒนาการของ DNA ของสายพันธุ์ที่ยังคงมีอยู่ในปัจจุบัน ศาสตราจารย์ Kjær กล่าวว่า "การสำรวจมีราคาแพง และตัวอย่างจำนวนมากถูกนำกลับไปในปี 2549 เมื่อทีมอยู่ในกรีนแลนด์สำหรับโครงการอื่น พวกเขาถูกเก็บไว้ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา "จนกระทั่งอุปกรณ์สกัดและจัดลำดับดีเอ็นเอรุ่นใหม่ได้รับการพัฒนาขึ้น เราจึงสามารถระบุตำแหน่งและระบุชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่มีขนาดเล็กมากและเสียหายในตัวอย่างตะกอนได้ ในที่สุดเราก็สามารถจับคู่สอง- ระบบนิเวศล้านปี" ผู้ช่วยศาสตราจารย์ Mikkel W. Pedersen ผู้ร่วมเขียนบทความคนแรกและประจำอยู่ที่ Lundbeck Foundation GeoGenetics Centre กล่าวว่า "ระบบนิเวศ Kap København ซึ่งไม่มีสิ่งเทียบเท่าในปัจจุบัน ดำรงอยู่ที่อุณหภูมิสูงกว่าที่เราเป็นอยู่ในปัจจุบันมาก - - และเนื่องจากโดยภาพรวมแล้ว สภาพภูมิอากาศดูเหมือนจะคล้ายกับสภาพอากาศที่เราคาดหวังบนโลกของเราในอนาคตเนื่องจากภาวะโลกร้อน "หนึ่งในปัจจัยสำคัญที่นี่คือระดับของสปีชีส์ที่จะสามารถปรับตัวเข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสภาวะที่เกิดจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ข้อมูลบ่งชี้ว่าสปีชีส์สามารถวิวัฒนาการและปรับตัวเข้ากับอุณหภูมิที่แปรปรวนอย่างดุเดือดได้มากกว่าที่เคยคิดไว้ แต่ ที่สำคัญ ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าพวกเขาต้องใช้เวลาในการทำเช่นนี้ ความเร็วของ ภาวะโลกร้อนในปัจจุบันหมายความว่าสิ่งมีชีวิตและสปีชีส์ต่างๆ ไม่มีเวลานั้น ดังนั้น ภาวะฉุกเฉินทางสภาพอากาศยังคงเป็นภัยคุกคามใหญ่หลวงต่อความหลากหลายทางชีวภาพและโลก -- การสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตบางชนิดกำลังจะเกิดขึ้น รวมทั้งพืชและต้นไม้” ในขณะที่ตรวจสอบ DNA โบราณจากการก่อตัวของ Kap København นักวิจัยยังพบ DNA จากจุลินทรีย์หลากหลายชนิด รวมถึงแบคทีเรียและเชื้อรา ซึ่งพวกเขากำลังทำแผนที่ต่อไป คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างสัตว์ พืช และสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ภายในระบบนิเวศเดิมที่จุดเหนือสุดของเกาะกรีนแลนด์ทำงานทางชีววิทยาจะถูกนำเสนอในรายงานการวิจัยในอนาคต ตอนนี้หวังว่า 'เคล็ดลับ' บางอย่างของ DNA พืชอายุสองล้านปีที่ค้นพบอาจถูกนำมาใช้เพื่อช่วยทำให้สัตว์ใกล้สูญพันธุ์บางชนิดมีความทนทานต่อสภาพอากาศที่ร้อนขึ้น ศาสตราจารย์ Kjær กล่าวว่า "เป็นไปได้ที่พันธุวิศวกรรมสามารถเลียนแบบกลยุทธ์ที่พัฒนาโดยพืชและต้นไม้เมื่อสองล้านปีก่อนเพื่อความอยู่รอดในสภาพอากาศที่มีอุณหภูมิสูงขึ้น และป้องกันการสูญพันธุ์ของบางชนิด พืชและต้นไม้ นี่เป็นหนึ่งใน เหตุผลที่ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์นี้มีความสำคัญมากเพราะสามารถเปิดเผยวิธีพยายามต่อต้านผลกระทบร้ายแรงของภาวะโลกร้อน" การค้นพบจากการก่อตัว Kap København ในกรีนแลนด์ได้เปิดช่วงเวลาใหม่ในการตรวจหาดีเอ็นเอ ศาสตราจารย์วิลเลอร์สเลฟอธิบายว่า "โดยทั่วไปแล้ว DNA จะอยู่รอดได้ดีที่สุดในสภาพอากาศที่เย็นและแห้ง เช่น ที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาส่วนใหญ่ นับตั้งแต่วัสดุถูกสะสมไว้ที่ Kap København ตอนนี้เราประสบความสำเร็จในการสกัด DNA โบราณจากดินเหนียวและควอตซ์แล้ว อาจเป็นไปได้ ดินเหนียวนั้นอาจรักษา DNA โบราณไว้ในสภาพแวดล้อมที่อบอุ่นและชื้นในพื้นที่ที่พบในแอฟริกา "หากเราสามารถเริ่มสำรวจ DNA โบราณในเม็ดดินเหนียวจากแอฟริกาได้ เราอาจสามารถรวบรวมข้อมูลที่แปลกใหม่เกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ มากมาย - บางทีอาจเป็นความรู้ใหม่เกี่ยวกับมนุษย์กลุ่มแรกและบรรพบุรุษของพวกมัน - ความเป็นไปได้ก็คือ ไม่มีที่สิ้นสุด"