これまでに採取された最古のDNAが、失われた北極世界の豊かな姿を描き出す

緑豊かな名前にもかかわらず、グリーンランドは庭園があるとは到底思えない場所です。メキシコよりも大きいこの島には 6 万人未満の人々が住んでおり、そのほとんどは南西海岸沿いに住んでいます。そして驚くことではありませんが、この国の広大な内陸部のほとんどは氷に覆われており、多くの場所では空気が乾燥しすぎて雪が降ることさえありません。

しかし、島の荒涼とした北岸では、研究者たちが今日のものとは大きく異なる古代の生態系全体を解明した。現代人がこの海岸に到着するずっと前から、マストドンが木の茂った森を歩き回り、カニがサンゴのそばで繁栄していた。

地質学者と生物学者は、この失われた世界を描くのに化石を使う代わりに、別の種類の筆を使った。それは、土地自体から採取した240万年前のDNAだ。今日ネイチャー誌に発表された論文で、研究者たちは、地球の気候が今よりずっと温暖だった頃、グリーンランドの小さな一角がどのような様子だったかを理解するために、これまでに採取された中で最も古い遺伝物質を分析した。

「これは、今日では類を見ない生態系を示している」と、デンマークのコペンハーゲン大学と英国のケンブリッジ大学の生態学者で、この研究の著者の一人であるエスケ・ウィラースレフ氏は言う。

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どのような種類の古い DNA も、発見されることはまれです。科学者は通常、生物から DNA を抽出しますが、その証拠は死後すぐに消えてしまいます。生物は生きている間、髪の毛から排泄物、死んだ皮膚、その他さまざまなものまで、その多くを周囲に放出します。その残骸に含まれる DNA から、科学者はそれがどの種に属していたかを知ることができます。まるでバーコードのように。科学者はこれらの痕跡を環境 DNA、略して eDNA と呼んでいます。

「犯罪現場で行われる法医学分析に似ています」と、今回の研究には関わっていないカナダのグエルフ大学の生物学者、メルダッド・ハジババエイ氏は言う。「その環境に生息する生物を特定できるのです。」

この研究はまだ比較的新しいが、生物多様性の監視、新種の発見、外来種の追跡に役立ってきた。しかし、この研究は、eDNA を使って先史時代の生態系全体を再現した初めての研究である。グリーンランドの厳しい気候が確かに役立った。

ほとんどの場合、eDNA は急速に分解して時間の塵となる。しかし、適切な条件、たとえば乾燥した状態、鉱物に付着した状態、または凍結状態であれば、数千年、あるいは数百万年も保存できる可能性がある。ネイチャー誌の分析で使用された eDNA は、北極から南にわずか 450 マイルほどのグリーンランド北極海沿岸の半島、ピアリーランドと呼ばれる場所から採取された。

ウィラーズレフ氏と数人の同僚が初めてピアリーランドの永久凍土のサンプルを発掘したのは2006年のことでした。当初、彼らはその基質からeDNAが残っているかどうか確信が持てませんでした。チームは干し草の山のような鉱物から手がかりを引き出す新しい方法を絶えず試しましたが、その努力の多くは実りをもたらさなかったのです。「私たちはこれらのサンプルを何度も調べましたが、数年前まで失敗し続けました」とウィラーズレフ氏は言います。

では何が変わったのでしょうか? ウィラースレフの共同研究者の一人である地質生物学者のカリーナ・サンドは、eDNA を含む特定の鉱物を見つけるためのより優れた方法を開発したのです。これにより、研究者は粘土や石英の破片をターゲットにして eDNA を放出し、2006 年以来大きく進歩した技術でその配列を解析できるようになりました。また、より小さなサンプルを研究することも可能になりました。

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この論文以前に発見された最古のDNAは、シベリアの氷の中に保存されていた2頭のケナガマンモスのもので、120万年から170万年前と推定されていた。しかし、ウィラースレフ氏とサンド氏は、そのeDNAの年代を計測したところ、それよりはるかに古く、約240万年前のものだと主張した。

次に、彼らは一致するものを探すために、eDNA の断片をふるいにかけ始めました。更新世の始まり以来の生命の進化を考えると、これも簡単な作業ではありませんでした。問題の eDNA は、今日の動物、さらには化石記録に残る動物と完全に一致するものはありませんでした。バックアップとして、科学者たちは近縁種を特定する必要がありました。それは、北極に生息したことのない先史時代の生物を指し示していました。

研究者らは、eDNA 記録から、現代​​のゾウの親戚であるマストドンの証拠を発見した。また、現代のトナカイ、げっ歯類、ガチョウに関係する動物や、アリやノミに関係する小動物の痕跡も発見した。北極海にかつて生息していたサンゴやカブトガニなど、海洋生物の痕跡も発見した。グリーンランドには、現在も小型動物が生息しているが、他の動物にとっては寒すぎる。実際、気候記録によると、240 万年前のグリーンランドは、現在よりも華氏 20 度から 34 度ほど暖かかった。

植物の面では、研究者たちは、ポプラやシラカバなどの葉の茂った落葉樹（英国や米国東部で見られるようなもの）と北極の低木（カナダ北部で見られるようなもの）の奇妙な組み合わせを特定した。それは今日の地球上には実際には存在しない、温帯と極地の条件の組み合わせだった。

「これは非常に刺激的な研究であり、著者らの傑出した業績である。また、このような古い環境システムを研究するための新しいツールの開発に関して、この分野がどれだけ進歩したかを示している」と、論文の著者ではないオーストラリアのタスマニア大学の生物学者リンダ・アームブレヒト氏は言う。

「北極のような地域で地球がどう異なっていたかを理解する上で、この研究は大いに貢献する」とハジババエイ氏は言う。さらに同氏は、この研究は科学者に、気候変動の中で生態系を研究する方法を示すことができるとも付け加えた。

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実際、グリーンランドの失われた世界は、気候変動の別の要因を物語っています。庭園が栄えてから間もなく、一連の氷河期が始まりました。北極の気温は急激に低下し、ピアリーランドは不毛の荒れ地になりました。

その状況は今、逆転しつつある。しかも、はるかに速いスピードで。現在、地球上のあらゆる場所で、生物は前例のないスピードで急激な温暖化に適応している。科学者は、熱帯や温帯から北へ移動することで種が生き残れると想定することが多い。しかし、だからといって、ゾウとトナカイの群れがピアリーランドで混ざり合うことになるわけではない。