Erinnerungen an den Film "Jurassic Park" werden wach: Forscher finden DNA, die rund zwei Millionen Jahre alt ist - fast doppelt so alt wie der bisherige Rekordfund aus Sibirien. Doch das könnte erst der Anfang sein: Forscher hoffen, künftig Erbgut aus noch fernerer Vergangenheit zu entdecken.

Vor zwei Millionen Jahren gab es im nördlichen Grönland blühende Landschaften statt wie heute eine polare Wüste. Nun haben Forscher dort DNA aus dieser Zeit von vielen verschiedenen Lebewesen gefunden. Das Erbgut ist damit eine Million Jahre älter als das bisher älteste, gefunden in gefrorenen Mammutknochen im Permafrost Sibiriens.

Wissen 06.10.22

Sedimente aus der Tiefsee Million Jahre alte DNA in der Antarktis gefunden

Die Minischnipsel stammen von Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen, darunter Rentiere, Hasen, Lemminge, Gänse, Birken und Pappeln. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hoffen, dass sich spezielle genetische Anpassungen der nachgewiesenen Pflanzen nutzen lassen, um heutige Arten widerstandsfähiger gegen den aktuellen Klimawandel zu machen.

Überall in der Umwelt finden sich genetische Spuren von Lebewesen: Sie stammen von ausgefallenen Haaren und Federn, Hautschuppen, Kot, Pollen und etlichem mehr. In Wasser- und Bodenproben kann man allein über die darin enthaltenen DNA-Spuren die verschiedenen Tierarten der Gegend identifizieren. Man spricht von Umwelt-DNA, auch eDNA genannt - "e" vom englischen Wort "environmental" (aus der Umwelt). Unter bestimmten Bedingungen lässt sich vor allem in dauerhaft gefrorenem Sediment auch uralte Umwelt-DNA aufstöbern und untersuchen.

Tief in Sedimenten vergraben

Zum ersten Mal könne nun DNA eines vergangenen Ökosystems so weit in der Vergangenheit zurück direkt betrachtet werden, sagt Studienleiter Eske Willerslev von der Universität Cambridge. "DNA kann sich schnell zersetzen, aber wir haben gezeigt, dass wir unter den richtigen Umständen weiter in die Vergangenheit zurückgehen können als man es sich je hätte vorstellen können", erläutert Mitautor Kurt Kjær von der Universität Kopenhagen.

Die Umwelt-DNA sei tief in Sedimenten vergraben gefunden worden, die sich im Laufe von 20.000 Jahren gebildet hätten. "Das Sediment wurde schließlich im Eis oder im Permafrostboden konserviert und - was entscheidend ist - zwei Millionen Jahre lang nicht von Menschen gestört."

Möglich wurde der Erfolg durch eine neue Generation von Geräten zur DNA-Aufbereitung und -Entzifferung, wie das Team um Willerslev und Kjær im Fachjournal "Nature" berichtet. Die mikroskopisch kleinen, nur wenige Millionstel Millimeter messenden DNA-Fragmente wurden in eiszeitlichen Sedimenten im Norden Grönlands gefunden. Sie stammen aus der Kap-København-Formation, einer fast 100 Meter dicken Sedimentablagerung in der Mündung eines Fjords im Arktischen Ozean an Grönlands nördlichstem Punkt.

Klima damals milder als heute

Wissen 17.02.21

Forschern gelingt Rekordanalyse DNA aus 1 Million Jahre alten Mammutzähnen

Das Klima in Grönland habe damals zwischen arktisch und gemäßigt geschwankt und sei 10 bis 17 Grad wärmer als heute gewesen. Das Ökosystem sei ein offener, sogenannter borealer Wald mit einer gemischten Vegetation aus Pappeln, Birken und Thujabäumen sowie einer Vielzahl an Sträuchern und Kräutern gewesen.

In den Epochen des späten Pliozäns und frühen Pleistozäns vor 3,6 bis 0,8 Millionen Jahren herrschte ein Klima ähnlich dem, für die künftige Erwärmung prognostizierten, wie es in der Studie heißt. Die Forscher hoffen, dass ihre Ergebnisse dazu beitragen könnten, die langfristigen Umweltfolgen der fortschreitenden globalen Erwärmung vorherzusagen. Zudem haben sie die Hoffnung, dass auch Analysen in wesentlich wärmeren Regionen möglich sind.

DNA überlebe zwar im Allgemeinen am besten unter kalten, trockenen Bedingungen, wie sie während des größten Teils des Zeitraums herrschten, in dem das Material am Kap København abgelagert wurde, erklärte Willerslev. Möglicherweise habe sich aber in Ton auch in warmen, feuchten Umgebungen etwa an Fundorten in Afrika uralte DNA erhalten. "Wenn wir damit beginnen können, alte DNA in Tonkörnern aus Afrika zu erforschen, können wir vielleicht bahnbrechende Informationen über den Ursprung vieler verschiedener Arten sammeln - vielleicht sogar neue Erkenntnisse über die ersten Menschen und ihre Vorfahren - die Möglichkeiten sind endlos."

Hoffnung auf "revolutionäre Erkenntnisse"

Auch Henrik Krehenwinkel von der Universität Trier, der selbst nicht an der Analyse beteiligt war, hält weitere "revolutionäre neue Erkenntnisse" für sehr gut möglich. Die bislang erzielten Erfolge beruhten vor allem auf den großen Fortschritten der Sequenzierungstechnologie, mit der sich Erbgut immer rascher und kostengünstiger entziffern lässt. Ein Ende der technischen Weiterentwicklung sei nicht absehbar. Auch eine zeitliche Grenze sieht Krehenwinkel nicht. "Vor etwa zehn Jahren dachten Experten noch, viel mehr als 100.000 Jahre zurück seien nicht möglich - nun sind wir bei zwei Millionen."

"Wenn die Bedingungen stimmen, kann DNA sehr stabil sein", erklärt der Trierer Umweltwissenschaftler. Dauerfrost sei ideal, weil das Molekül dann kaum noch chemisch degradiere und weil keine Mikroben aktiv seien, die die DNA sehr schnell zersetzen würden. Wäre es, wie von Willerslev angedeutet, tatsächlich möglich, auch in den Tropen uralte DNA zu finden und zu entziffern, böte das immenses Potenzial für evolutionäre Erkenntnisse. "Die Biodiversität war in den tropischen Gebieten schon immer riesig, und viele Arten, auch der Mensch, sind in solchen Regionen entstanden", sagt Krehenwinkel.