Zamrożone odchody sprzed 700 tysięcy lat. Co susły ukryły w swoich norach?

„Susły arktyczne z Jukonu przemierzają okolicę, zbierają fragmenty roślin, kości i nasiona, a następnie znoszą je do swoich nor” – opisał Tyler Murchie, główny autor przełomowego badania. Te słowa otwierają drzwi do zrozumienia, jak niewielkie, zamarznięte odchody sprzed setek tysięcy lat stały się kapsułami czasu, przechowującymi genetyczny zapis zaginionego świata. Czy można wyobrazić sobie lepsze archiwum epoki lodowcowej niż spiżarnię wiecznie głodnego gryzonia?

Genetyczna kapsuła czasu z wiecznej zmarzliny

→ Czytaj też: Badanie DNA 142 średniowiecznych grobów. Co odkryto w parze dorosły-dziecko?

Międzynarodowy zespół naukowców z Uniwersytetu McMastera, Instytutu Hakai oraz Uniwersytetu Alberty dokonał niezwykłego odczytu przeszłości. W badaniu opublikowanym w Nature Communications przeanalizowali próbki zamarzniętych odchodów, czyli koprolitów, pobranych z nor susłów arktycznych (Urocitellus parryii) na terenie Jukonu. Wiek najstarszych z nich oszacowano na około 700 tysięcy lat.

To, co odkryto w środku, przeszło najśmielsze oczekiwania. Z pozoru niepozorne grudki zamarzniętej materii organicznej okazały się skarbnicą środowiskowego DNA. Naukowcy zdołali odtworzyć ponad 18 kompletnych genomów mitochondrialnych. Wśród nich znalazły się genomy mamutów włochatych (Mammuthus primigenius), wymarłych bizonów stepowych (Bison priscus), koni oraz samych susłów. To jedne z najstarszych próbek starożytnego DNA, jakie kiedykolwiek udało się odzyskać i zsekwencjonować.

Menu padlinożercy i zbieracza

→ Czytaj też: Trzy geny decydują, kiedy dostaniesz Alzheimera. Kto powinien to sprawdzić?

Jak to możliwe, że w odchodach niewielkiego gryzonia zachowało się DNA gigantycznych ssaków? Odpowiedź tkwi w niezwykłych zwyczajach susłów arktycznych. Zwierzęta te, podobnie jak ich współcześni potomkowie, są oportunistycznymi wszystkożercami. Ich dieta obejmuje nie tylko rośliny i grzyby, ale również padlinę, owady, a nawet mięso innych gryzoni. Co więcej, susły mają zwyczaj znoszenia do nor różnorodnych przedmiotów – fragmentów kości, nasion czy kawałków roślin.

„Działają trochę jak szczurołaki” – zauważył Murchie, odnosząc się do zachowań dzisiejszych susłów z Jukonu. Ta cecha sprawiła, że ich nory stały się naturalnymi pułapkami genetycznymi. Zespół podkreśla, że część DNA mogła trafić do odchodów nie tylko przez konsumpcję, ale również dlatego, że drapieżniki próbowały dostać się do nor, gubiąc przy tym własny materiał genetyczny. Efektem jest bezprecedensowy przegląd bioróżnorodności dawnej Beringii – pomostu lądowego łączącego niegdyś Azję z Ameryką Północną.

„Badanie pokazuje, że koprolity susłów zachowują niezwykle różnorodne genetyczne migawki dawnej Beringii. Czyni je to wyjątkowymi archiwami wiedzy o zmianach ewolucyjnych i ekologicznych” – powiedział dr Hendrik Poinar, dyrektor Centrum Badań nad Starożytnym DNA na Uniwersytecie McMastera.

Tajemniczy kot i syberyjscy krewni

Oprócz genomów wielkich roślinożerców, w próbkach wykryto słabsze, lecz wyraźne sygnały genetyczne od innych zwierząt. Zidentyfikowano ślady lemingów, karibu, wilków szarych, a także intrygujący materiał genetyczny dużego kota. Naukowcy podejrzewają, że mógł on należeć do pumy lub wymarłego geparda amerykańskiego (Miracinonyx trumani). W kale zachowało się również DNA ponad 200 grup roślin, a także bakterii i grzybów, co razem tworzy niezwykle szczegółowy obraz ekosystemu.

Szczególnie zaskakujące okazało się odkrycie nieznanej dotąd linii ewolucyjnej samych susłów arktycznych. Jedna z genetycznych gałęzi, żyjąca około 700 tysięcy lat temu, nie występuje już dziś na Jukonie. Jej najbliżsi współcześni krewni zamieszkują wyłącznie tereny zachodniej Syberii. To dowód na to, jak dynamiczne były migracje i wymieranie lokalnych populacji w odpowiedzi na kolejne zlodowacenia.

Przyszłość zaklęta w przeszłości

Naukowcy są zgodni – potencjał tych badań dopiero zaczyna się ujawniać. Zgromadzony materiał genetyczny zawiera znacznie więcej informacji, niż można opisać w pojedynczej publikacji. Co istotne, koprolity mogą konserwować starożytne DNA nawet lepiej niż kości czy otaczający je lód. Otwiera to drogę do analizowania genów, które w przeszłości podlegały selekcji pod wpływem zmian klimatu.

„Możemy badać geny, które w przeszłości podlegały selekcji pod wpływem zmian klimatu. To pomoże nam przewidywać, w jaki sposób współczesne zwierzęta będą – lub nie będą – przystosowywać się do obecnego ocieplenia klimatu” – podsumował Poinar. W świecie, który gwałtownie się ociepla, zrozumienie mechanizmów adaptacji i wymierania sprzed setek tysięcy lat może okazać się bezcenne. Odchody sprzed epok stają się dziś jednym z najcenniejszych narzędzi do prognozowania biologicznej przyszłości Ziemi.