這個 2022 年的論文報告格陵蘭距今 200 萬年的古代DNA,突破紀錄,也意外得知當時有乳齒象出沒。古代DNA 並非來自化石,而是環境沉積物,這類樣本讓我們有機會一窺當時的生態系,以及思考 DNA 保存的問題。
A 2-million-year-old ecosystem in Greenland uncovered by environmental DNA
之前古代DNA 最早的紀錄,來自西伯利亞一百多萬年前的象,200 萬年又更久遠。不過最古早的化石古代DNA,依然是那個象。
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樣本來自格陵蘭的 Kap København Formation,200 萬年前的沉積物。那時格陵蘭的氣溫比現在高 11 到 19 度,可以生活的生物,想必比如今的冰天雪地更多。其實十幾年前已經鑽探取得沉積物,但是現在才有能力研究。
經歷 200 萬年,絕大部分 DNA 已經消失。 這個論文一大要點是討論取得 DNA 的技術,最重要的發現是,石英礦物上附著最多的 DNA 片段,另外黏土顆粒也有,不過量少得多。
這回取得的古代DNA 來自很多種生物,植物遠比動物豐富。一共偵測到植物 102 個屬的 DNA,如今的格陵蘭只存在其中的 61%。論文有名單,有興趣麻煩自己查詢。
植物去世後不只會留下 DNA,還有機會留下花粉等遺骸。尋獲 DNA 的植物有 39 個屬,也存在花粉等植物化石,強烈支持古代格陵蘭確實存在這些植物。還有些植物是,只有 DNA 卻不見化石,或是只有化石卻沒有 DNA。
顯然多一種方法,能得知更多的植物款式。不同植物的花粉,留下的機率有差異,DNA 應該也一樣,某些植物更有機會留下 DNA。之後有更多資料後,這方面應該會更清楚。
相比植物,見到的動物種類和 DNA 數量少得多。主要原因大概是 200 萬年前的格陵蘭,動物本來就不多,即使比現在高溫十幾度,和生態豐富的熱帶依然沒得比。
最奇妙的發現是,偵測到乳齒象(mastodon)的 DNA。乳齒象是一群已經滅團的古代象,目前由古代環境取得的 DNA 不足以判斷是哪一款。可以肯定這比過去化石紀錄中,乳齒象出沒的地點更北。
另外也偵測到馴鹿(Rangifer)、兔兔等動物的 DNA。儘管無法拼湊出基因組,根據粒線體 DNA 判斷,有些動物在演化樹上的位置,比現代的同類或親戚更早分家,算是符合他們年資的預期。時鐘愈往後退,愈多生物無法套入現在的分類。
比起特定化石的 DNA,環境 DNA 能提供更多生態系整體的資訊,卻也只是一部分而已。最明顯的證據是昆蟲,根據這些遺址的微化石,這塊區域存在超過 200 個昆蟲物種,可是 DNA 只見到 2 種!
另外像是水生動物的粒線體 DNA,完全沒有抓到。而肉食動物,不要說粒線體,連染色體 DNA 都一無所獲。論文的解釋是,肉食動物的數量本來就少;當地植物多樣,植食動物不多,想來養不活多少肉食動物。
可是一無所獲還是讓我很懷疑,沒有大型掠食者就算惹,但是連小隻肉食獸都不存在,沒有食腐動物、小狐狸之類的,怎麼想都不對勁。 考慮到昆蟲的巨大落差,問題疑似來自 DNA 保存的偏差。在格陵蘭 Kap København Formation 這批樣本中,我猜大型動物留下 DNA 的機率,遠高於小型動物。
依生態學的道理推敲,當時的生態系組成包括,陸地的大、中、小植食動物,小隻肉食動物,都不大隻的水生動物,還有無脊椎動物。只有大隻植食動物,還有部分以量取勝的小隻植食動物,留下夠多 DNA 被我們見到。
這是古早環境 DNA 的共通現象,或只是 200 萬年前格陵蘭那種環境的特色?仍有待更多資訊解答。古代DNA 持續突破更久遠的時間,帶來更多古生物的線索,不過也要注意方法學的限制。
作者自述:
The oldest DNA ever found reveals a snapshot of a vanished world
新聞稿:
Discovery of world's oldest DNA breaks record by one million years
新聞:
Oldest-ever DNA shows mastodons roamed Greenland 2 million years ago
新聞:
Lost world in northern Greenland conjured from DNA in ancient soil
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