Une carotte de sédiments de la période glaciaire du nord du Groenland a produit les séquences d’ADN les plus anciennes au monde.
Les échantillons d’ADN vieux de 2 millions d’années ont révélé que la région polaire désormais largement sans vie abritait autrefois une riche vie végétale et animale, y compris des mammifères ressemblant à des éléphants connus sous le nom de mastodontes, rennes, lièvres, lemmings, oies, bouleaux et peupliers, selon nouvelle recherche publiée dans la revue Nature mercredi.
Le mélange d’arbres et d’animaux tempérés et arctiques a suggéré un type d’écosystème jusqu’alors inconnu qui n’a pas d’équivalent moderne – celui qui pourrait servir de feuille de route génétique pour savoir comment différentes espèces pourraient s’adapter à un climat plus chaud, ont découvert les chercheurs.
La découverte est le travail de scientifiques danois qui ont pu détecter et récupérer l’ADN environnemental – le matériel génétique rejeté dans l’environnement par tous les organismes vivants – dans de minuscules quantités de sédiments prélevés dans la formation de København, à l’embouchure d’un fjord de l’Arctique. Océan au point le plus au nord du Groenland, lors d’une expédition en 2006. (Le Groenland est un pays autonome au sein du Danemark.)
Ils ont ensuite comparé les fragments d’ADN avec des bibliothèques existantes d’ADN collectées à la fois sur des animaux, des plantes et des micro-organismes éteints et vivants. Le matériel génétique a révélé des dizaines d’autres plantes et créatures qui n’avaient pas été détectées auparavant sur le site sur la base de ce que l’on sait des fossiles et des enregistrements de pollen.
« La première chose qui nous a époustouflé lorsque nous examinons ces données est évidemment ce mastodonte et sa présence si loin au nord, ce qui est assez loin au nord de ce que nous connaissions comme son aire de répartition naturelle », a déclaré le co-auteur de l’étude, Mikkel Pedersen, professeur adjoint au Centre de géogénétique de la Fondation Lundbeck de l’Université de Copenhague, lors d’une conférence de presse.
Il pulvérise le précédent record de l’ADN le plus ancien au monde, établi par des recherches publiées l’année dernière sur du matériel génétique extrait de la dent d’un mammouth qui parcourait la steppe sibérienne il y a plus d’un million d’années, ainsi que le précédent record d’ADN de sédiments.
Écosystème luxuriant
Alors que l’ADN des os ou des dents d’animaux peut faire la lumière sur une espèce individuelle, l’ADN environnemental a permis aux scientifiques de se faire une image de tout un écosystème, a déclaré le professeur Eske Willerslev, membre du St John’s College de l’Université de Cambridge et directeur de la Fondation Lundbeck. Centre de géogénétique. Dans ce cas, la communauté écologique que les chercheurs ont reconstruite existait lorsque les températures auraient entre 10 et 17 degrés Celsius de plus que le Groenland aujourd’hui.
« Seuls quelques fossiles de plantes et d’animaux ont été trouvés dans la région. C’était super excitant quand on a récupéré l’ADN (pour voir) cet écosystème très, très différent. Les gens savaient grâce aux macrofossiles qu’il y avait eu des arbres, une sorte de forêt là-haut, mais l’ADN nous a permis d’identifier beaucoup plus de taxons (types d’organismes vivants) », a déclaré Willerslev, qui a dirigé la recherche.
Les chercheurs ont été surpris de constater que des cèdres semblables à ceux que l’on trouve aujourd’hui en Colombie-Britannique auraient autrefois poussé dans l’Arctique aux côtés d’espèces comme le mélèze, qui poussent maintenant dans les régions les plus septentrionales de la planète. Ils n’ont trouvé aucun ADN de carnivores, mais pensent que des prédateurs – tels que des ours, des loups ou même des tigres à dents de sabre – devaient être présents dans l’écosystème.
Love Dalen, professeur au Centre de paléogénétique de l’Université de Stockholm, qui a travaillé sur la recherche sur l’ADN des dents de mammouth mais n’a pas participé à cette étude, a déclaré que cette découverte révolutionnaire « a vraiment repoussé les limites » du domaine de l’ADN ancien.
« C’est un papier vraiment incroyable ! » dit-il par e-mail. « Cela peut nous renseigner sur la composition des écosystèmes à différents moments dans le temps, ce qui est vraiment important pour comprendre comment les changements passés du climat ont affecté la biodiversité au niveau des espèces. C’est quelque chose que l’ADN animal ne peut pas faire.
« En outre, les découvertes selon lesquelles plusieurs espèces tempérées (telles que les parents de l’épinette et du mastodonte) vivaient à des latitudes aussi élevées sont exceptionnellement intéressantes », a-t-il ajouté.
Feuille de route génétique pour le changement climatique ?
Willerslev a déclaré que l’étude de 16 ans était le plus long projet de ce type auquel lui et la plupart de son équipe de chercheurs aient jamais participé.
L’extraction des fragments de code génétique des sédiments a demandé beaucoup de travail de détective scientifique et plusieurs tentatives minutieuses – après que l’équipe a établi pour la première fois que l’ADN était caché dans l’argile et le quartz dans les sédiments et pouvait en être détaché. Le fait que l’ADN se soit lié aux surfaces minérales est probablement la raison pour laquelle il a survécu si longtemps, ont déclaré les chercheurs.
«Nous avons revisité ces échantillons et nous avons échoué et nous avons échoué. Ils ont reçu le nom dans le laboratoire de la « malédiction de la formation de København », a déclaré Willerslev.
Une étude plus approfondie de l’ADN environnemental de cette période pourrait aider les scientifiques à comprendre comment divers organismes pourraient s’adapter au changement climatique.
« C’est un climat auquel nous nous attendons à être confronté sur Terre en raison du réchauffement climatique et cela nous donne une idée de la façon dont la nature réagira à l’augmentation des températures », a-t-il expliqué.
« Si nous parvenons à lire correctement cette feuille de route, elle contient vraiment la clé de la façon dont les organismes peuvent (s’adapter) et comment pouvons-nous aider les organismes à s’adapter à un climat en évolution très rapide. »
Source:
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