İki milyon yıllık DNA ilk kez tanımlandı ve bu çalışma, evrim tarihinde çok önemli yeni bir sayfa açıyor.
Grönland’ın kuzeyindeki Buz Devri tortullarında çevresel DNA’nın mikroskobik parçaları bulundu. En son teknolojiyi kullanan araştırmacılar, parçaların bir Sibirya mamut kemiğinden örneklenen önceki DNA kaydından bir milyon yıl daha eski olduğunu keşfettiler.
Antik DNA, aşırı iklim değişikliğini atlatan iki milyon yıllık bir ekosistemin haritasını çıkarmak için kullanıldı. Araştırmacılar, sonuçların günümüzün küresel ısınmasının uzun vadeli çevresel sonuçlarını tahmin etmeye yardımcı olabileceğini umuyor.
Keşif, Profesör Eske Willerslev ve Profesör Kurt H. Kjær liderliğindeki bir ekip tarafından yapıldı. Kil ve kuvarsta saklı bulunan 41 kullanılabilir örneğin sonuçları Nature dergisinde yayımlandı.
Profesör Willerslev, “Fazladan bir milyon yıllık tarihi kapsayan yeni bir bölüm nihayet açıldı ve ilk kez bu kadar eski bir geçmiş ekosistemin DNA’sına doğrudan bakabiliyoruz.” diyor.
“DNA hızla bozulabilir, ancak doğru koşullar altında, zamanda kimsenin hayal etmeye cesaret edemeyeceği kadar geriye gidebileceğimizi gösterdik.”
Profesör Kjær, “Eski DNA örnekleri, 20.000 yıldan fazla bir süredir oluşan tortunun derinliklerine gömülü olarak bulundu. Tortu sonunda buzda veya donmuş toprakta korundu ve en önemlisi, iki milyon yıl boyunca insanlar tarafından rahatsız edilmedi.” diyor.
Milimetrenin birkaç milyonda biri uzunluğundaki bütün halde olmayan örnekler, Grönland’ın en kuzey noktasındaki Arktik Okyanusu’ndaki bir fiyordun ağzına sıkışmış yaklaşık 100 metre kalınlığındaki bir tortu birikintisi olan København Formasyonu’ndan alındı. O zamanlar Grönland’daki iklim Kuzey Kutbu ile ılıman arasında değişiyordu ve bugün Grönland’dan 10-17C daha sıcaktı.
Bilim insanları, ren geyiği, tavşan, yaban sıçanı, huş ve kavak ağaçları dahil olmak üzere hayvanlara, bitkilere ve mikroorganizmalara dair kanıtlar keşfettiler. Hatta bir Buz Devri memelisi olan Mastodon’un daha sonra neslinin tükenmeden önce Grönland’a kadar geldiğini bile buldular. Önceden, fil benzeri hayvanların menzilinin, Kuzey ve Orta Amerika’daki bilinen kökenlerinden Grönland’a kadar uzanmadığı düşünülüyordu.
Farklı ülkelerden 40 araştırmacının yaptığı dedektiflik çalışması, DNA parçalarının sırlarını ortaya çıkardı. Süreç özenliydi – önce kil ve kuvarsta gizli DNA olup olmadığını belirlemeleri gerekiyordu ve eğer varsa, incelemek için DNA’yı tortudan başarıyla ayırabilecekler miydi? Cevap en nihayetinde olumlu olmuştu. Araştırmacılar, her bir DNA parçasını günümüz hayvanlarından, bitkilerinden ve mikroorganizmalarından toplanan kapsamlı DNA kütüphaneleriyle karşılaştırdılar. Ağaçlardan, çalılardan, kuşlardan, hayvanlardan ve mikroorganizmalardan DNA’ya dair bir tablo ortaya çıkmaya başladı.
Bazı DNA parçalarının günümüz türlerinin öncülleri olarak sınıflandırılması kolaydı, diğerleri yalnızca cins düzeyinde ilişkilendirilebiliyordu ve bazıları, 21. yüzyılda hala yaşayan hayvan, bitki ve mikroorganizmaların DNA kütüphanelerine yerleştirilmesi imkansız olan türlerden geliyordu.
İki milyon yıllık örnekler aynı zamanda akademisyenlerin bugün hala var olan bir dizi türün DNA’sının evriminde daha önce bilinmeyen bir aşamanın resmini oluşturmasına yardımcı oluyor.
Profesör Kjær, “Keşif gezileri pahalıdır ve numunelerin çoğu 2006’da ekip başka bir proje için Grönland’dayken alındı, o zamandan beri saklanıyorlar.” diyor.
“Ancan nihayet tortu örneklerinde son derece küçük ve hasarlı DNA parçalarını tespit edip tanımlayabildiğimiz yeni nesil DNA çıkarma ve dizileme ekipmanı geliştirildi. Bu, sonunda iki milyon yıllık bir ekosistemin haritasını çıkarabileceğimiz anlamına geliyordu.”
Makalenin ortak yazarlarından Mikkel W. Pedersen, “Günümüzde bir karşılığı olmayan Kap København ekosistemi, bugün sahip olduğumuzdan çok daha yüksek sıcaklıklarda var oldu. Çünkü görünüşe göre iklim, küresel ısınma nedeniyle gezegenimizde gelecekte olmasını beklediğimiz iklime benziyordu.” diyor.
“Buradaki kilit faktörlerden biri, türlerin sıcaklıktaki önemli bir artıştan kaynaklanan koşullardaki değişime ne derece uyum sağlayabilecekleri. Veriler, daha önce düşünülenden daha fazla türün gelişebileceğini ve çılgınca değişen sıcaklıklara uyum sağlayabileceğini gösteriyor. Ancak, en önemlisi, bu sonuçlar, bunu yapmak için zamana ihtiyaçları olduğunu gösteriyor. Günümüzün küresel ısınmasının hızı, organizmaların ve türlerin o zamana sahip olmadığı anlamına geliyor, bu nedenle iklim acil durumu biyolojik çeşitlilik ve dünya için büyük bir tehdit olmaya devam ediyor – bitkiler ve ağaçlar da dahil olmak üzere bazı türler için ufukta yok olma tehlikesi var.”
Araştırmacılar, Kap København Formasyonundaki antik DNA’yı incelerken, haritalamaya devam ettikleri bakteri ve mantarlar da dahil olmak üzere çok çeşitli mikroorganizmalardan DNA buldular. Grönland’ın en kuzey noktasındaki eski ekosistem içindeki hayvanlar, bitkiler ve tek hücreli organizmalar arasındaki etkileşimin biyolojik olarak nasıl işlediğine dair ayrıntılı bir açıklama, gelecekteki bir araştırma makalesinde sunulacak.
Şimdi, keşfedilen iki milyon yıllık bitki DNA’sının bazı ‘ipuçlarının’, nesli tükenmekte olan bazı türlerin ısınan bir iklime karşı daha dirençli hale getirilmesine yardımcı olmak için kullanılabileceği umuluyor.
Profesör Kjær, “Genetik mühendisliğinin, iki milyon yıl önce bitkilerin ve ağaçların yükselen sıcaklıklarla karakterize edilen bir iklimde hayatta kalmak ve bazı türlerin, bitkilerin ve ağaçların yok olmasını önlemek için geliştirdiği stratejiyi taklit etmesi mümkün. Bu bilimsel ilerlemenin bu kadar önemli olmasının nedenlerinden biri de bu, çünkü küresel ısınmanın yıkıcı etkisine nasıl karşı koyulacağını ortaya çıkarabilir.” diyor.
Grönland’daki Kap København Formasyonu’ndan elde edilen bulgular, DNA tespitinde yepyeni bir dönem açtı.
Profesör Willerslev, “DNA genellikle, malzemenin Kap København’da biriktirilmesinden bu yana dönemin çoğunda hüküm sürenler gibi soğuk ve kuru koşullarda en iyi şekilde hayatta kalır. Artık antik DNA’yı kil ve kuvarstan başarılı bir şekilde çıkardığımıza göre, kilin Afrika’da bulunan bölgelerdeki sıcak, nemli ortamlarda antik DNA’yı korumuş olması mümkün olabilir.” diyor.
“Afrika’daki kil tanelerindeki eski DNA’yı keşfetmeye başlayabilirsek, birçok farklı türün kökeni hakkında çığır açan bilgiler – hatta belki de ilk insanlar ve onların ataları hakkında yeni bilgiler – toplayabiliriz – olasılıklar sonsuz.”
University of Cambridge. 7 Aralık 2022.
Makale: Eske Willerslev. (2022). A 2-million-year-old ecosystem in Greenland uncovered by environmental DNA. Nature.