7 DE DEZEMBRO DE 2022

Descoberta do DNA mais antigo do mundo bate recorde em um milhão de anos

pela Universidade de Cambridge

Reconstrução da formação Kap København há dois milhões de anos, em uma época em que a temperatura era significativamente mais quente do que o norte da Groenlândia hoje. Crédito: Beth Zaikenjpg

DNA de dois milhões de anos foi identificado pela primeira vez - abrindo um novo capítulo 'revolucionário' na história da evolução.

Fragmentos microscópicos de DNA ambiental foram encontrados em sedimentos da Idade do Gelo no norte da Groenlândia. Usando tecnologia de ponta, os pesquisadores descobriram que os fragmentos são um milhão de anos mais antigos do que o registro anterior de amostras de DNA de um osso de mamute siberiano.

O DNA antigo foi usado para mapear um ecossistema de dois milhões de anos que resistiu a mudanças climáticas extremas. Os pesquisadores esperam que os resultados possam ajudar a prever o custo ambiental de longo prazo do aquecimento global de hoje.

A descoberta foi feita por uma equipe de cientistas liderada pelo professor Eske Willerslev e pelo professor Kurt H. Kjær. O professor Willerslev é membro do St John's College, da Universidade de Cambridge, e diretor do Centro de Geogenética da Fundação Lundbeck da Universidade de Copenhague, onde também trabalha o professor Kjær, especialista em geologia.

Os resultados das 41 amostras utilizáveis ​​encontradas escondidas em argila e quartzo foram publicados hoje na Nature .

O professor Willerslev disse: “Um novo capítulo abrangendo um milhão de anos extras de história foi finalmente aberto e, pela primeira vez, podemos olhar diretamente para o DNA de um ecossistema passado tão distante no tempo.

Impressão artística da Formação Kap København hoje. Crédito: Artista Beth Zaiken

“O DNA pode se degradar rapidamente, mas mostramos que, sob as circunstâncias certas, agora podemos voltar mais no tempo do que qualquer um poderia imaginar”.

O professor Kjær disse: "As antigas amostras de DNA foram encontradas enterradas profundamente em sedimentos que se acumularam por mais de 20.000 anos. O sedimento acabou sendo preservado no gelo ou permafrost e, crucialmente, não perturbado por humanos por dois milhões de anos."

As amostras incompletas, com alguns milionésimos de milímetro de comprimento, foram retiradas da Formação København, um depósito de sedimentos de quase 100 metros de espessura enfiado na foz de um fiorde no Oceano Ártico, no ponto mais ao norte da Groenlândia. O clima na Groenlândia na época variava entre o Ártico e o temperado e era entre 10-17C mais quente do que a Groenlândia é hoje. O sedimento se acumulou metro a metro em uma baía rasa.

Os cientistas descobriram evidências de animais, plantas e microorganismos, incluindo renas, lebres, lemingues, bétulas e choupos. Os pesquisadores até descobriram que o Mastodon, um mamífero da Era do Gelo, vagou até a Groenlândia antes de se extinguir. Anteriormente, pensava-se que o alcance dos animais parecidos com elefantes não se estendia até a Groenlândia desde suas origens conhecidas na América do Norte e Central.

O trabalho de detetive de 40 pesquisadores da Dinamarca, Reino Unido, França, Suécia, Noruega, Estados Unidos e Alemanha, desvendou os segredos dos fragmentos de DNA. O processo foi meticuloso - primeiro eles precisavam estabelecer se havia DNA escondido na argila e no quartzo e, se houvesse, eles poderiam separar com sucesso o DNA do sedimento para examiná-lo? A resposta, eventualmente, foi sim. Os pesquisadores compararam cada fragmento de DNA com extensas bibliotecas de DNA coletadas de animais, plantas e microorganismos atuais. Começou a surgir uma imagem do DNA de árvores, arbustos, pássaros, animais e microorganismos.

Um tronco de dois milhões de anos de um larício ainda preso no permafrost dentro dos depósitos costeiros. A árvore foi levada para o mar pelos rios que erodiram a antiga paisagem florestal. Crédito: Professor Svend Funder

Alguns dos fragmentos de DNA foram fáceis de classificar como predecessores das espécies atuais, outros só puderam ser ligados em nível de gênero e alguns se originaram de espécies impossíveis de colocar nas bibliotecas de DNA de animais, plantas e microorganismos ainda vivos no século XXI. .

As amostras de dois milhões de anos também ajudam os acadêmicos a construir uma imagem de um estágio anteriormente desconhecido na evolução do DNA de uma variedade de espécies ainda existentes hoje.

O professor Kjær disse: "As expedições são caras e muitas das amostras foram retiradas em 2006, quando a equipe estava na Groenlândia para outro projeto, e estão armazenadas desde então.

"Não foi até que uma nova geração de equipamentos de extração e sequenciamento de DNA foi desenvolvida que conseguimos localizar e identificar fragmentos de DNA extremamente pequenos e danificados nas amostras de sedimentos. Isso significa que finalmente conseguimos mapear um ecossistema de milhões de anos."

O professor assistente Mikkel W. Pedersen, co-primeiro autor do artigo e também baseado no Lundbeck Foundation GeoGenetics Center, disse: "O ecossistema Kap København, que não tem equivalente atual, existia em temperaturas consideravelmente mais altas do que temos hoje— e porque, aparentemente, o clima parece ter sido semelhante ao clima que esperamos em nosso planeta no futuro devido ao aquecimento global.

Detalhe da matéria orgânica nos depósitos costeiros. As camadas orgânicas mostram vestígios da rica flora vegetal e fauna de insetos que viveram há dois milhões de anos em Kap København, no norte da Groenlândia. Crédito: Professor Kurt H. Kjær

"Um dos fatores-chave aqui é até que ponto as espécies serão capazes de se adaptar à mudança nas condições decorrentes de um aumento significativo da temperatura. Os dados sugerem que mais espécies podem evoluir e se adaptar a temperaturas muito variadas do que se pensava anteriormente. Mas, crucialmente, esses resultados mostram que eles precisam de tempo para fazer isso. A velocidade do aquecimento global de hoje significa que organismos e espécies não têm esse tempo, então a emergência climática continua sendo uma grande ameaça à biodiversidade e ao mundo - a extinção está no horizonte para algumas espécies, incluindo plantas e árvores."

Ao revisar o DNA antigo da Formação Kap København, os pesquisadores também encontraram DNA de uma ampla gama de microrganismos, incluindo bactérias e fungos, que continuam a mapear. Uma descrição detalhada de como a interação – entre animais, plantas e organismos unicelulares – dentro do antigo ecossistema no ponto mais ao norte da Groenlândia funcionou biologicamente será apresentada em um futuro trabalho de pesquisa.

Espera-se agora que alguns dos 'truques' do DNA de plantas de dois milhões de anos descobertos possam ser usados ​​para ajudar a tornar algumas espécies ameaçadas de extinção mais resistentes a um clima mais quente.

O professor Kjær disse: “É possível que a engenharia genética possa imitar a estratégia desenvolvida por plantas e árvores há dois milhões de anos para sobreviver em um clima caracterizado pelo aumento das temperaturas e evitar a extinção de algumas espécies, plantas e árvores. razões pelas quais esse avanço científico é tão significativo porque pode revelar como tentar neutralizar o impacto devastador do aquecimento global ."

As descobertas da Formação Kap København na Groenlândia abriram um novo período na detecção de DNA.

Musgo recém-descongelado dos depósitos costeiros de permafrost. O musgo se origina da erosão do rio que cortou a paisagem em Kap København há cerca de dois milhões de anos. Crédito: Professor Nicolaj K. Larsen

O professor Willerslev explicou: "O DNA geralmente sobrevive melhor em condições frias e secas, como as que prevaleceram durante a maior parte do período desde que o material foi depositado em Kap København. Agora que extraímos com sucesso o DNA antigo de argila e quartzo, pode ser possível essa argila pode ter preservado DNA antigo em ambientes quentes e úmidos em locais encontrados na África.

“Se pudermos começar a explorar o DNA antigo em grãos de argila da África, poderemos coletar informações inovadoras sobre a origem de muitas espécies diferentes – talvez até mesmo novos conhecimentos sobre os primeiros humanos e seus ancestrais – as possibilidades são infinitas. "

Mais informações: Eske Willerslev, Um ecossistema de 2 milhões de anos na Groenlândia descoberto pelo DNA ambiental, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05453-y . www.nature.com/articles/s41586-022-05453-y

Informações da revista: Nature 

Fornecido pela Universidade de Cambridge