從4萬英尺的高度可以看到格陵蘭島東北部海岸線上的一部分冰蓋。最近對DNA片段的分析表明，這片現(xiàn)已結(jié)冰的土地曾經(jīng)充滿了生命。攝影：NASA ARCHIVE, ALAMY STOCK PHOTO

撰文：ALEJANDRA BORUNDA

200萬年前，地球最北端的邊緣地帶距離北極只有500英里，那里的地貌與今天的極地荒漠截然不同。相反，一項新的研究發(fā)現(xiàn)，這里森林茂密，生產(chǎn)力非常高，馴鹿、嚙齒動物甚至令人吃驚的龐然大物乳齒象，都把這里當(dāng)作家園。

哥本哈根大學(xué)地理學(xué)家Mikkel Pedersen說，利用古老的DNA片段——甚至可能是迄今為止成功分析的最古老的DNA片段——科學(xué)家們已經(jīng)仔細(xì)地重建了一幅“前所未有”的極地古老森林景觀。該分析報告于2022年12月7日發(fā)表在《自然》雜志上。

研究小組說，這種北極景觀沒有可以對應(yīng)的現(xiàn)代對象。它既不是現(xiàn)代斯堪的納維亞半島那樣的北方針葉林帶，也不是溫帶森林，而是一種獨特的混合林帶。在那里，他們發(fā)現(xiàn)了一百多種不同植物的蹤跡，還找到昆蟲和海洋生物。最令人興奮的是，這里面有9種脊椎動物以前從未在格陵蘭島見到過：從小型嚙齒動物到行動矯健的兔類祖先，人們還找到乳齒象留下的一個單獨痕跡。

這些DNA一起描繪了一個復(fù)雜的、完整自洽的生態(tài)系統(tǒng)圖景——在這個生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)展的時代，極地地區(qū)比今天溫暖11C到17C，它也可能是與我們未來氣候變化最接近的時代之一。

環(huán)境保護(hù)基金會的生態(tài)學(xué)家Brian Buma沒有參與這項研究，他評價道：“這個新發(fā)現(xiàn)不僅是一扇通往舊世界的窗口，它還是一扇通向不同氣候現(xiàn)實的窗口，”

“我們在這里看到一線希望，”Buma說，在一個炎熱的世界里有如此豐富的棲息地，這是值得引起關(guān)注的。但一個關(guān)鍵的區(qū)別是，與地球目前的變暖速度相比，生態(tài)系統(tǒng)可能需要很長時間才能適應(yīng)和進(jìn)化。

豐饒的風(fēng)景

北極每十年至少變暖0.5C。自20世紀(jì)80年代以來，這里冬季氣溫上升了6C。在最壞的氣候變化情景下，區(qū)域溫度最終可能會飆升，幾乎與樣本所代表的時代一樣高。

英國劍橋大學(xué)（University of Cambridge）進(jìn)化遺傳學(xué)家、該研究的合著者?？怂雇账沽蟹颍‥kse Willerslev）表示，面對這種變化，了解北極的未來需要清楚地看到其過去。這是“讓我們了解大自然如何應(yīng)對溫度升高”的唯一途徑。

這個項目研究的是大約200萬年前的時代，并不是對未來的完美模擬。此時地球已經(jīng)炎熱了數(shù)百萬年，但正在向一個我們更熟悉的氣候狀態(tài)“冰河時代”轉(zhuǎn)變，進(jìn)入一個冰期和暖期交替規(guī)律出現(xiàn)的階段。

但“這里留下了令人難以置信的生物多樣性遺產(chǎn)”——加拿大自然博物館的古生物學(xué)家Natalia Rybczynski沒有參與研究，她這樣評價道。研究表明溫暖的氣候支撐著整個北極森林——駱駝、熊、海貍和許多其他脊椎動物在這里樂不思蜀。

她說：“即使在氣候開始變冷的情況下，這一點仍能保持下去，真是令人驚訝。”

在極地森林中找到的物種DNA中，有像紅雪松這樣的樹種，如今在溫哥華島等更南邊的地方隨處可見。還有馬蹄蟹的DNA片段——它們?nèi)缃裨诿绹鴸|部溫暖的墨西哥灣流水域繁衍生息，這表明當(dāng)時北極沿海的水域要溫暖得多。馴鹿和乳齒象這兩種食量很大的大型動物DNA的出現(xiàn)，則意味著這片土地的生產(chǎn)力很高。

Pedersen說，研究小組沒有發(fā)現(xiàn)食肉動物的任何遺傳痕跡。食肉動物是完整生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，它們當(dāng)時很可能存在——只是很罕見，只留下了少量的遺傳物質(zhì)。

他說:“如果我們繼續(xù)測序，取樣并深入研究，我的預(yù)測是，我們在某個時候會捕獲一些食肉動物?！?/p>

重大科學(xué)突破

詳細(xì)的重建工作耗時近20年。

2006年，科考隊的一些成員訪問了格陵蘭島北部的“哥本哈根角”（Kap Kobenhavnsite），尋找可能含有保存DNA的凍土。

科學(xué)家在這個大約40年前發(fā)現(xiàn)的遺址里尋找古代的北極沉積物時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了古代樺樹樹枝和球果的小碎片，一塊兔子牙齒，以及更多預(yù)示著古代森林存在的證據(jù)。

那些更早之前發(fā)現(xiàn)的化石和花粉粒講述了這個故事的大部分情節(jié)。但研究小組想知道，土壤中是否隱藏著更多的秘密。在2006年和隨后幾個的野外作業(yè)季中，他們收集了更多的凍土，并將其帶回了哥本哈根大學(xué)的實驗室。但是用于分析DNA的工具——尤其是用在這樣古老的材料上時——還不夠靈敏，無法得到任何可靠的結(jié)果。

于是他們等待著。每當(dāng)有新技術(shù)出現(xiàn)，他們就會再次嘗試。有人發(fā)現(xiàn)附著在粘土顆粒上的DNA片段保存得特別好，所以他們瞄準(zhǔn)了粘土。另一個研究小組發(fā)現(xiàn)，他們可以對所有DNA片段進(jìn)行“鳥槍法”測序，切碎長DNA鏈條，其中有些片段只有30個堿基對，僅為脊椎動物平均基因大小的1/1000。盡管進(jìn)度緩慢，但可以肯定的是，這些進(jìn)展讓研究小組得以最終對格陵蘭島的DNA進(jìn)行分析——它們可能比之前分析過的任何樣本都要古老100萬年。

加州大學(xué)圣克魯茲分校的進(jìn)化生物學(xué)家Beth Shapiro沒有參與這項研究，她在電子郵件中寫道:“能夠從保存下來的DNA的微小片段中推斷出如此完整的古代生態(tài)系統(tǒng)，感覺簡直不可思議。”

“我們不斷地為自己設(shè)定所能檢測DNA的最大年限，而技術(shù)的進(jìn)步正不斷地打破這些紀(jì)錄?！?/p>

（譯者：張淏然）