Verdens eldste DNA gir ny innsikt i mammutens evolusjon

DNA fra en 1,2 millioner år gammel mammut har for første gang blitt studert i detalj. UiT-forsker Peter Heintzman har bidratt til dette store gjennombruddet.

tegning av en mammut som kom før den ullhårete mammuten
UiT-forsker Peter Heintzman og hans kolleger har sekvensert verdens eldste DNA fra 3 ulike mammuter. Denne illustrasjonen representerer en rekonstruksjon av steppemammuten som kom før den ullhårete mammuten, basert på de nye DNA-bevisene. Foto: Beth Zaiken/Centre for Palaeogenetics
Portrettbilde av Bludd, Ellen Kathrine
Bludd, Ellen Kathrine ellen.kathrine.bludd@uit.no Kommunikasjonsrådgiver
Publisert: 17.02.21 17:00 Oppdatert: 18.02.21 12:51
Arktis Naturvitenskap

Forskerne har analysert DNAet fra jekslene til tre ulike mammuter. To av dem er altså over en million år gamle. Det de fant ut har løst en gåte om en helt spesiell mammut.

Forsker Peter Heintzman foran en dyrehodeskalle på museet.
Peter Heintzman, en av forskerne bak det store DNA-gjennombruddet, er førsteamanuensis ved Norges arktiske universitetsmuseum. Foto: Jonatan Ottesen

Peter Heintzman fra UiT er en av forskerne som denne uken presenterer denne unike genforskningen fra de forhistoriske mammutene i det anerkjente vitenskapelige tidsskiftet Nature, sammen med forskere fra blant annet Sverige, Danmark, og USA.

DNA-sekvensene som nå er analysert er en halv million år eldre enn det tidligere eldste DNAet som er analysert, som kom fra en 700 000 år gammel hest.

– Det er tre grunner til at dette er et viktig funn, sier Heintzman.

– Først, bare den tekniske prestasjonen med å gjenopprette det eldste DNA hittil. For det andre gir det ny innsikt i mammutens evolusjon. Og for det tredje gjør det at vi kan se på endringer hos dyrearter over tid, sier Heintzman.

Hvordan kan man se på DNA fra en så gammel mammuttann?

– Vi brukte tre forskjellige jeksler fra tre ulike mammuter som ble funnet i permafrosten i Sibir, forteller Heintzman.

Han forklarer at de skar av en liten bit av tannrøttene, som de pulveriserte ved hjelp av et bor. Deretter tilsatte forskerne et kjemikalie som fjerner harde deler av tennene og et enzym som bryter ned cellemateriale. Så blandet de proteinrestene og DNAet som ble igjen, og renset DNAet ved å tilsette et annet kjemikalie.

bilde av tre nedslitte mammutjeksler som mammutDNAet ble analysert fra
De tre 0.7 –1.2 million år gamle mammuttennene som DNAet ble analysert fra. Foto: Pavel Nikolskiy

– Deretter kjører vi blandingen over et silikatfilter. DNAet binder seg til silikatet. Så tilsetter vi et annet kjemikalie som frigjør DNAet fra filteret. Kjemikaliet lagrer DNAet og gjør det lesbart av DNA-sekvensereren, sier Heintzman.

Heintzman forteller at gammelt DNA ofte er i kortere fragmenter. Forskerne må derfor feste en ekstra bit DNA til de korte fragmentene, slik at DNA-sekvensereren kan lese DNAet.

– Bakterier og mikrober forurenser tannen fordi den har ligget i permafrosten så lenge. Derfor bruker vi elefant-DNA som et referanse-DNA, for å være sikker på at vi faktisk ser på mammutgenomet, og ikke på genomene til bakterier eller andre mikrober, forklarer mammutforskeren.

Det siste som må gjøres er å autentisere DNAet, en oppgave Heintzman er ekspert på. Han ser etter et karakteristisk mønster for DNA-skade, og det har vært hans hovedrolle i dette arbeidet.

– Vi fant den DNA-skaden vi lette etter, slik at vi kunne bekrefte at DNA-en faktisk er så gammelt som vi trodde, sier han.

Viktige funn om mammutevolusjon

DNA-analysen viser at det fantes to ulike linjer av mammuter. En av linjene er forfedrene til den ullhårete mammuten (Mammuthus primigenius), mens den andre er forfedrene til en av de første mammutartene som kom til Nord-Amerika.

– Tennene vi så på var fra tre forskjellige mammuter: Den ene var 700.000 år gammel, en tidlig ullhåret mammut. Den andre mammuten var 1,1 millioner år gammel, og den var en art som senere utviklet seg til en ullhåret mammut. Den tredje var 1,2 millioner år gammel. Denne var veldig forskjellig fra de andre, derfor konkluderer vi med at denne mammuten var av en helt annen linje. Vi tror at dette var den opprinnelige mammuten som vandret inn i Nord-Amerika, forklarer Heintzman.

Senere vandret også den ullhårete mammuten samme vei.

– Arbeidet vårt viser at kolombianske mammuten (Mammuthus columbi) fra Nord-Amerika er en hybrid mellom den 1,2 million år gamle mammuten vi sekvenserte og den ullhårete mammuten, sier Heintzman.

– Så på en måte er dette den siste brikken i et puslespill som forklarer opprinnelsen til den kolombianske mammuten, fordi den har alltid har vært litt rar, sier forskeren.

Den kolombianske mammuten levde i det meste av dagens USA og Mexico. Den var 4 meter opp til skuldrene og veide rundt 10 tonn. Dette gjorde den til en av de største mammutartene. Det siste funnet av arten er omtrent 11 500 år gammelt.

Tilpasset en kald verden

Funnene til Heintzman og hans kolleger gjør at vi kan se på endringer i dyrenes utvikling over tid.

– Dyr som er tilpasset kalde omgivelser, er vanligvis hårete og har ekstra fettlagre. Så vi har lurt på når disse tilpasningene til det kalde miljøet kom i den ullhårete mammuten, forteller Heintzman.

Han sier at det viser seg at arten som seinere utviklet seg til den ullhårete mammuten allerede hadde de fleste egenskapene som trengtes for å leve på en iskald del av kloden. Faktisk omtrent en halv million år før den ullhårete mammuten eksisterte!

Dette kan forskerne nemlig se ved å studere DNA-strukturen i de eldgamle tennene fra Sibir.

– Vi kan se på dette også hos andre dyr. Det gjør at vi kan finne ut når tilpasninger utviklet seg, opprinnelsen til vårt biologiske mangfold, sier Heintzman. 

Han forklarer at spesielt i Arktis, er dette noe som kan gi spennende resultater.

Permafrosten tiner og arbeidet haster

I varmere områder er det vanskeligere å finne denne informasjonen fordi DNA ikke bevares like godt i varmen. Permafrost er det som bevarer DNA best. Så denne forskningen er drevet frem i arktiske området som Sibir og Nord-Amerika.

Men permafrosten smelter.

DNA sekvensering

DNA-sekvensering er en prosess som brukes for å kunne lese av rekkefølgen på bokstavene (baseparene) i arvestoffet DNA. Målet med DNA-sekvensering er å få tilgang til organismens genetiske kode.

Den genetiske koden og dens baserekkefølge er avgjørende for hvordan gener er oppbygd og uttrykkes. Forskjeller i baserekkefølge (sekvens) er med på å skape alle de genetiske forskjellene som eksisterer blant ulike organismer.

Kilde: Store norske leksikon


– Vi jobber så hardt og så raskt vi kan for å få så mye informasjon som mulig fra permafrosten. Dette arbeidet haster fordi når permafrosten tiner, vil kvaliteten på organismene, og dermed DNAet, brytes ned, forklarer forskeren.

Mammutene døde ut på fastlandet for rundt 10.000 år siden. Men de overlevde på utvalgte øyer til for 5600 år siden, og på èn bestemt øy til for rundt 4000 år siden.

Heintzman forklarer at det fins ulike teorier rundt hvorfor mammutene ble utryddet. En teori er menneskelig jakt, en annen er klimaendringer, eller en blanding av disse to.

– I løpet av den siste istiden var det noen brå endringer i klimaet. Men vi vet egentlig ikke hva som skjedde. Flere ting skjedde rundt den tiden, og vi har bare ikke funnet den viktigste grunnen, sier Heintzman.

Kanskje kan forskningen til Heintzman og hans kolleger løse flere gåter om mammutene og andre forhistoriske skapninger i fremtiden.

to forskere som holder en gammel mammut-støttann
To av de andre forskerne bak studien, Love Dalén og Patrícia Pečnerováwith, med en mammut-støttann på Wrangeløya. Foto: Gleb Danilov

Les artikkelen i Nature her: One-million-year-old DNA sheds light on the genomic history of 2 mammoths

Les også: 1,77 millioner år gammel neshorn-tann løs evolusjonsmysterier

Bludd, Ellen Kathrine ellen.kathrine.bludd@uit.no Kommunikasjonsrådgiver
Vi anbefaler