Ny DNA-teknikk avslører hvordan mammuten døde ut og naturen endret seg med istida

I løpet av siste istid gjennomgikk den arktiske naturen drastiske klimaendringer, men hvordan den reagerte på dette, har forskerne hittil ikke visst så mye om.

UiT-forskere har bidratt i en ny, stor internasjonal DNA-studie publisert i Nature, som viser hvordan store pattedyr døde ut og hvordan plantelivet forandret seg med istida i de nordligste områdene av jordkloden.

Ny DNA-teknologi har hjulpet forskerne til å forstå mye mer av hvordan dyr og planter ble påvirket av klimaendringer de siste 50 000 årene.

Forskerne har tatt hele 535 prøver av urgammelt DNA. De har hentet prøvene både fra såkalt permafrost –  altså grunn som har vært frossen over lang tid – og prøver fra bunnen av innsjøer, såkalte innsjøsedimenter.

Klimaendringer, ikke mennesker, forårsaket at mammutene døde ut

Forskerne har fått svar på en hvordan en del dyrearter døde ut.

De har lenge lurt på om det for eksempel var mennesker eller klimaendringer som gjorde at noen arter store pattedyr, som ullmammut eller ullnesehorn, døde ut, for cirka fire tusen år siden.

– Det har vært påstått at mammuten døde ut innen noen århundrer etter at de kom i kontakt med mennesker, på grunn av menneskenes jakt på dem. Det stemmer ikke. Prøvene våre viser at mammuten døde ut på grunn av klimaendringer, og at plantene den spiste forsvant. 

Det forteller Inger Greve Alsos, som er en av hovedforfatterne av artikkelen, og professor ved Norges arktiske universitetsmuseum.

– DNA-prøvene viser at mammuten har overlevd mye lengre enn antatt i Sibir. Det er funnet spor av mennesker i samme området, noe som viser at mennesker og mammut har levd side om side i årtusener, forteller biologiprofessoren videre.

Det hårete søskenbarnet til dagens elefant har antagelig overlevd lenger i Sibir enn i andre arktiske områder, fordi steppe-tundraen der var mindre påvirket av istiden og klimaendringer.

– I andre områder var vegetasjonstypen etter siste istid en annen enn den de store pattedyrene hadde levd på, og klimaendringer var derfor antagelig den viktigste årsaken til at de døde ut. Det ble mye våtere, og plantene de levde av forsvant rett og slett, forklarer Alsos.

Plantelivet endret seg gjennom tidene

Forskere ved Norges arktiske universitetsmuseum har i studien hatt hovedansvaret for en DNA-database som gjorde det mulig å identifisere planter fra urgammelt DNA.

Når det gjelder plantelivet i tidligere tider, er de store linjene er klare:

– Før siste istid var plantelivet rikt, men nokså ensartet i de arktiske områdene. En frodig steppe-tundra dominerte på nordlige halvkule, forteller Greve Alsos.

En steppe-tundra er åpne områder uten skog, med frost i bakken.

Etter siste istid ble denne tundraen erstattet av skog eller fuktig tundra mange steder.

Kan bruke ny teknologi på hundre år gamle prøver

Forskerne ved universitetsmuséet ved UiT har brukt fem år på nitide DNA-studier og frigir i Nature-artikkelen hele 1541 nye såkalte genomer – altså, den samla summen av gener – for plantearter som lever i arktiske regioner i dag.

Dette har de gjort ved å ta en liten bit av et blad fra hver art som er lagret i den store samlingen av planter – herbariet – ved universitetsmuséet.

Ansatte ved muséet begynte å samle planteprøver for over hundre år siden, og i herbariet oppbevarer de i dag tusenvis av ulike pressede planter.

Det som er spennende nå, er at med moderne teknologi kan forskerne hente ut mye mer informasjon om planteprøvene, enn før.

– Før kan vi si at vi bare hadde et arkiv over «fingeravtrykket» til planter ved at vi bare hadde kjennskap til en liten flik av DNAet. Nå har vi gjort en såkalt sekvensering av hele genomet. Det betyr at vi har fått tilgang til base-rekkefølgen i den genetiske koden til organismen. Derfor vi er til nå i stand til å rekonstruere DNA som tilsvarer en «hånd» og et «fotavtrykk», forklarer Alsos.

– Vi kan dermed matche mye mer av urgammelt DNA mot kjent DNA og dermed identifisere artene som har levd i Arktis gjennom årtusener, forteller Marie K. F. Merkel, som har hatt gjort en stor del av denne jobben.

Får tilgang til mye mer DNA

De nye metodene innebærer også at forskerne får tilgang til DNA fra et mye større område enn før.

– Det som ligger på bunnen av innsjøen er et slags “klimaarkiv”, forteller Alsos.

DNA av alt som vokser og lever rundt innsjøen, ender nemlig opp i innsjøen. Over årtusenene blir det dannet lag på lag med rester av planter og dyr.

Tidligere måtte man være litt heldig og finne for eksempel beinrester av en mammut for å få tak i DNA fra det. Nå som forskerne klarer å hente ut DNA fra permafrost og innsjøsedimenter, er det mye lettere.

– Vi kan nå finne genetiske avtrykk av dyr – for eksempel fra hår eller avføring – overalt der de har bevegd seg. Det åpner opp for å studere mye større områder, avslutter Alsos.

Kilde: 

Late Quaternary dynamics of Arctic biota from ancient environmental genomics, Nature, 20. oktober 2021.