V Grónsku objevili nejstarší DNA

Sibiřská tundra přišla o primát. Ve zmrzlém bahně na dně grónského ledového krunýře se našly starší pozůstatky genetického kódu živočichů a rostlin. Jsou to nejdéle uchovaná vlákna DNA na Zemi. Další odhalená ledová tajemství zase svědčí o tom, že ani za dob mnohem teplejšího klima než je dnes grónský ledovec neroztál. Z toho lze vyvodit, že ani při současném oteplení nám vzedmutí hladiny moří, tak jak je vykreslují zastánci katastrofických scénářů, nehrozí.

Zvětšit obrázek

Dánský výzkum odhalil, že část Grónska kdysi pokrývaly lesy. Bylo to v době, kdy klima bylo o 5 stupňů Celsia teplejší, než je teplota doby meziledové ve které žijeme nyní. (Kredit: Bent Jærdig Knudsen)

Grónský ledovec pokrývá přibližně 1,7 milionu čtverečních kilometrů. Maximální délka je 2460 km od severu k jihu a 1100 km od východu na západ. Ve srovnání s ledovcem antarktickým je poměrně snadno dostupný. Grónsko má zejména na jihozápadním pobřeží stálé lidské osídlení a v létě i poměrně příznivé klima. Většina jeho území je ale pokryta ledem. Průměrná tloušťka ledu je přibližně 2 km, maximální 3 km. Grónský ledovec představuje 11 % z celkového objemu všech současných ledovců a obsahuje množství vody, které by způsobilo vzestup mořské hladiny o šest metrů.

Zvětšit obrázek

Nejstarší zachovaná DNA živočišné říše dlouho náležela mamutům.

I když velká část povrchu Země je pokryta ledem (je to deset procent zemského povrchu), informace o tom, co se pod tímto příkrovem skrývá, nám dosud chyběly. Pod taktovkou dánských vědců se v Grónsku již v minulosti uskutečnilo několik vrtů, které měly tuto mezeru v našich znalostech poněkud napravit. Vrtalo se až k samému základu ledovce, což činilo několik kilometrů. Získané sloupce ledu jsou archivem světového klimatu. Vědce ale nyní začalo zajímat, zda by se pod vrstvou ledu mohly zachovat nějaké stopy po živých organismech. Těmi stopami měla být stabilní molekula genetického kódu - DNA. V ideálním případě by tato DNA umožnila určit, o jaké pravěké druhy šlo.

Ledový příkrov je z čistého ledu, ale jeho spodní vrstvy v sobě mají příměs nečistot. Právě na ty se vědci nyní zaměřili. Vedoucí projektu Eske Willerslev je získal ze tří lokalit. Vrt označený „DYE-3“ představoval vzorek z jižní oblasti Grónska. Druhý vrt „GRIP“ charakterizuje centrální oblast Grónska. Třetí vzorek nebyl z Grónska, nýbrž z Kanady. Konkrétně z ledovce pojmenovaném po Johnu Evansovi. Kanadská lokalita byla vybrána proto, protože zdejší ledovec je jen několik tisíc let starý a jeho vzorky pomohly metodu kalibrovat. Vědci si tímto vrtem jen ověřovali, že vrt skutečně ve spodních vrstvách kanadského ledovce odhalí přítomnost DNA. Tak se také stalo. Led skutečně konzervoval vlákna nukleové kyseliny dokonale a tak na vzorcích ze zmrzlého bahna šlo určit, že reprezentují stromy, které se v této oblasti běžně vyskytují. Kontrolní vrt tak potvrdil, že šance najít nějakou DNA na samém dně grónského ledovce existuje. A že pokud se tam něco najde, bude to representovat skutečnou tehdejší situaci.

Zvětšit obrázek

DNA ze sibiřského permafrostu přišla o prvenství. Stáří DNA mamuta, bizona a pižmoně se odhaduje na 30 000 let, nejstarší DNA zástupců rostlinné říše až na 400 000 let).

Vrt GRIP v centrální oblasti Grónska přinesl zklamání. Neobsahoval žádnou DNA. Pozůstatek života se zde v této podobě nedochoval. Podle vědců to ale ještě neznamená, že zde život nebyl. Vrstva ledu zde přesahuje tři kilometry. Taková masa ledu vyvíjí ohromný tlak na podloží. Ten je tak velký, že se podloží zahřívá. DNA zvýšenou teplotu nemá ráda a tak se v takovém prostředí snadno rozkládá.

Zvětšit obrázek

Nejstarší DNA vlákna pravěkých rostlin a hmyzu se skrývají pod grónským ledovcem.

Vrt v oblasti zvané DYE-3 byl hluboký jen dva kilometry. Tato vrstva už by vyvinutým tlakem a teplotou případnou DNA ohrozit neměla. A skutečně! Willerslev zde molekuly DNA našel. To umožnilo pátrání po zbytcích fauny a flóry na základě porovnávání získaných úseků DNA s dnešními známými genomy rostlin a živočichů. I když je pravěká DNA v detailech poněkud „jiná“, šlo z ní určit, že tyto zachované zbytky náležely travinám, jehličnanům, tisu a olši.
Tato skladba koresponduje s tím, s čím se můžeme setkat ve východní Kanadě a ve Švédsku i dnes.

Protože každá ze jmenovaných rostlin má určité charakteristické požadavky, můžeme podle nich velmi přesně odvodit jaké klima v pravěkém Grónsku panovalo. Tis například svědčí o tom, že tehdejší zimní teploty neklesaly pod mínus sedmnáct stupňů. Zbylé stromy zase dokládají, že letní teploty byly nejméně plus deset stupňů.

Ze získaných vzorků DNA šlo vyčíst ještě něco. Že se tu kromě flóry dařilo i fauně. V ledu se uchovala také DNA motýlů, můr, much a brouků. A kdy že to bylo? Podle nejuznávanější teorie byla jižní a část severního Grónska bez ledu v poslední době meziledové, před 125 000 lety. Tehdy bylo klima dokonce o pět stupňů teplejší, než je klima meziledové doby, v níž právě žijeme.

Překvapením bylo, že Willerslev se svými kolegy tuto teorii nepotvrdil. Jeho datování získaných vzorků svědčilo o něčem jiném. Datování, které Willerslev prováděl, probíhalo na základě analýzy mitochondriální DNA hmyzu. Na této DNA lze poměrně dobře pozorovat, jak se v průběhu doby mění. Dochází v ní k nárůstu mutací a tento proces je relativně stabilní. Kromě počítání nárůstu změn v genomu mitochondriální DNA provedl jeho tým ještě datování podle změn v aminokyselinách. I jejich skladba se v průběhu věků mění a oba děje lze tak využít jako jakési hodiny pravěkého času. Obě zmíněná biologická datování svědčí o tom, že hmyz byl nejméně 450 000 let starý! Nepocházel tedy z poslední doby meziledové, byl mnohem starší. Musel pocházet z ještě starší doby meziledové.

Prachové částečky, které ledovec každoročně pohřbí ve svých útrobách, umožňují datovat stáří vzorku ledu.

Aby si byli s tímto překvapivým poznatkem Dánové zcela jisti, zvolili k vyšetření ledového jádra ještě fyzikální metodu sledující vlastnosti zrníček jemného prachu. Prach na ledovce vane ze suchých oblastí na Zemi a zanechvá v ledu svojí stopu. Tu lze datovat a to dokonce hned dvěma na sobě nezávislými metodami.

Zvětšit obrázek

Lokalita DYE-3. V místech, která nyní pokrývá kilometrová vrstva ledu, kdysi pulzoval život. Zbytky DNA svědčí o tom, že se zde před 450 000 až 900 000 lety zelenaly rostliny a že zde létal hmyz.

První z těchto způsobů datování prachových částic je založen na principu opticky vyvolané luminiscence. Tato metoda je schopna určit, jak dlouho sledovaný minerál nebyl vystaven slunečnímu světlu.

Druhá z metod vychází z měření radioaktivity prachových částic. Lze tak určit, kdy led byl naposledy v kontaktu s atmosférou. Na tomto datování se podílel Jørgen Peder Steffensen z ústavu Nielse Bohra při Kodaňské universitě. Jeho způsob datování spodní ledové vrstvy vycházel z hodnot naměřených u prvků berylia-10 a chlóru-36. Atomy obou prvků mají specifický poločas rozpadu (podobně jako uhlík-14). Tato metoda šla použít díky tomu, že prachové částice byly v ledu doslova pohřbeny a po celou dobu nebyly v kontaktu s atmosférou.

Fyzikální datování prachových částic se zcela shodlo s datováním genetiků provedeném na základě změn v molekulách DNA. Prachové částice ve spodních vrstvách ledového příkrovu ve vrtu voblasti DYE-3, se nesetkaly s atmosférou nejméně po dobu 450 000 let.

Zvětšit obrázek

Grónsko s vyznačenými lokalitami, kde se vrty prováděly.

Když jsme řekli, že vrt GRIP byl pro vědce zklamáním, neboť v něm nenašli žádnou DNA, nebyla to tak docela pravda. Význam poznatků z tohoto vrtu vyplynul až když si dali dohromady další známé souvislosti. Před 150 000 lety byla Země sevřená ohromným zaledněním. Toto zalednění bylo celosvětové a zasahovalo hluboko do území Evropy i dnešních Spojených států. Předchozí doba meziledová má zvláštní význam, protože je hodně podobná současnému období.

Eske Willerslev: „Nové poznatky z Grónska svědčí o tom, že ani v meziledových dobách, kdy bylo na Zemi mnohem tepleji než dnes, tamní ledovec neroztál“.

Ledová jádra z grónského ledovce nám odhalila, že meziledové období zvané „Eemian“ připomíná následný Holocén. Jak Holocén, tak „Eemian“ začínal vysokými teplotami. Teplejší období ale bylo přerušeno ochlazením mnohem silnějším, než jaké známe z Holocénu. Holocén již trvá delší dobu a tak se naskýtá otázka, jak dlouho ještě naše meziledové období bude pokračovat a případně jak silné ochlazení postihne Zemi? I tak zní jedna z možných hypotéz dalšího vývoje klimatu Země.

Strašeni nastupujícím globálním oteplováním je téměř na denním pořádku. Datování spodních vrstev ledu ve vrtech DYE-3 a GRIP ale ukázalo, že grónský ledovec přežil tři meziledová období. Podle dánských vědců není pravděpodobné, že by ledovec roztál celý, i kdyby se teplota nyní výrazně zvýšila. Katastrofické předpovědí o zátopách v důsledku enormně zvýšené hladiny světových moří se podle nových poznatků jeví přehnané.

Pramen: Science, University of Copenhagen

Autor: Josef Pazdera

Datum: 07.07.2007 15:06

Tisk článku

Diskuze:

Cinnost člověka?

Zubr,2008-02-03 01:25:37

Co človék zatížil zemskou k´ůru je možno přirovnat k zatížení střechy domu mouchou usednoucí na ní/ střechu/.
Ke vnoření mantlu do vnitřka země o pár metrů bulo potřeba váhy několika kilometrů ledovce. Po odtání ledovce zůstávaly moreny, nánosy skal a jiných hornin. Mantl se vynořoval z vnitřka země a toto vynořování zpúsobovalo mimo jiných okolnost´i geologické zvraty, např sopečné výbuchy. Mél jsem možnost studovat po tři léta v Kanadé tyto změny. Tyto změny jsou natolik rozsáhlé a fascinující, že asi nikdy nedojde k pořádnému vysvětlení těchto místních změn. Jejich vlyv na člověka/sic/ a ne cloˇvéka na ně.