王方

在格陵兰岛冰封的最北端，有着一个名为Kap K?benhavn组的独特地质结构。这片位于北极圈深处的区域，有着地球上最为寒冷和干燥的环境之一。

然而，在200万～300万年前，这里是一个与现在截然不同的地方。那时，夏季和冬季的平均最低气温分别为10℃和17℃，比现在的气温高出10℃以上。

近40年来，虽然科学家已经对北极地层的地质沉积物进行了深入调查，但由于化石记录稀少，因此人们对这段时期居住在北极的生物群落知之甚少。

最近，一个由多达40多名科学家组成的国际研究团队在《自然》杂志发表了一项新的研究。他们报告在对这片沉积物中的黏土和石英样本进行分析后，提取到了迄今为止最古老的环境DNA（eDNA）。

DNA能存在多久？ 

顯然，DNA不会永远存在。随着时间的推移，它会稳步衰退，衰减速度取决于周围的环境。

过去有研究表明，在如深度冻结的永久冻土之类的环境条件下，DNA片段应该能保存超过100万年。2021年，一个科学家团队对从西伯利亚发现的3颗埋藏在永久冻土中的猛犸象牙齿进行了DNA分析，发现了长达百万年之久的古DNA。

Kap K?benhavn组的冰冻沉积物是保存古DNA的理想环境。新研究通过分析来自这片沉积物的样本，收获了新的惊喜：他们发现，这些样本中的DNA可以追溯到200多万年前，这刷新了之前保持的最古老DNA的纪录，将时限再次往前推进了100万年。

研究人员注意到，这些DNA分子通过与黏土颗粒的表面结合，能够以某种方式免受时间的破坏，使得DNA在沉积物中作为自由分子的存活时间，远远长于在它们原本所属的动物骨骼中。

  一个已灭绝的生态系统 

在新研究中，研究人员将微小的DNA片段拼凑在一起，再将每一个DNA片段与从现代动物、植物和微生物中收集的大量DNA库进行了比较。

这是一个非常具有挑战性的任务。首先，他们需要确定黏土和石英样本中是否隐藏着DNA。接着，他们需要确定该如何成功地从沉积物中分离出这些DNA以进行检测。

通过DNA识别和比对，研究人员很快就将一些DNA片段归类为某些现代物种（如驯鹿、鹅、野兔和旅鼠）的祖先；还有一些则是植物的DNA痕迹，比如桦树、杨树，以及藻类和其他微生物。

一个由多达40多名科学家组成的国际研究团队在《自然》杂志发表了一项新的研究。他们报告在对这片沉积物中的黏土和石英样本进行分析后，提取到了迄今为止最古老的环境DNA（eDNA）。

但也并非所有DNA片段都能进行物种定位，有的DNA只能在“属”的层级上进行关联，还有一部分则是完全无法与任何现代已知物种进行匹配。

有意思的事，他们还发现了一种已灭绝的象类生物的基因痕迹——乳齿象，在此之前，没有人知道乳齿象曾踏足过格陵兰岛……

最终，研究人员描绘出了一个完全不同于现代世界的生态系统，绘制出了一幅幅在200多万年前，生活在Kap K?benhavn组的植物、动物和微生物的DNA图谱。

看到遥远的过去 

不过，这项研究最令人兴奋之处不仅仅是发现了某个物种，而是它让科学家了解到，这些物种是如何在比现在温暖得多的史前生态系统中共存的。了解这些信息对我们有着至关重要的意义，它有助于我们了解在变暖时期，生物的多样性可能受到怎样的影响，以及气候变暖又会如何推动生物的进化。

我们知道，所有生物细胞内的DNA都是缓慢突变的，因为环境变化会推动适应和进化发生在代代之间。然而，我们很少有可以直接回到过去观察以前的DNA分子。

现在，通过这些古老的DNA，科学家终于打开了跨越100万年历史的新篇章，首次直接看到了遥远过去的生态系统的DNA。这意味着，现在科学家们能够直接深度观察分子进化的过程，恢复并直接研究形成于200万年前的动植物体内的分子，不需再局限于现代物种当前的遗传信息。

◎ 来源|中国科学报