從4萬(wàn)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(duì)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(wàn)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(xiàng)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(dòng)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(shuō)，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(bào)告于2022年12月7日發(fā)表在《自然》雜志上。

研究小組說(shuō)，這種北極景觀沒有可以對(duì)應(yīng)的現(xiàn)代對(duì)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(dú)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(dòng)物以前從未在格陵蘭島見到過：從小型嚙齒動(dòng)物到行動(dòng)矯健的兔類祖先，人們還找到乳齒象留下的一個(gè)單獨(dú)痕跡。

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

環(huán)境保護(hù)基金會(huì)的生態(tài)學(xué)家Brian Buma沒有參與這項(xiàng)研究，他評(píng)價(jià)道：“這個(gè)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(shí)的窗口，”

“我們?cè)谶@里看到一線希望，”Buma說(shuō)，在一個(gè)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(gè)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(zhǎng)時(shí)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(lái)，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(huì)飆升，幾乎與樣本所代表的時(shí)代一樣高。

英國(guó)劍橋大學(xué)（University of Cambridge）進(jìn)化遺傳學(xué)家、該研究的合著者埃克斯威勒斯列夫（Ekse Willerslev）表示，面對(duì)這種變化，了解北極的未來(lái)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(duì)溫度升高”的唯一途徑。

這個(gè)項(xiàng)目研究的是大約200萬(wàn)年前的時(shí)代，并不是對(duì)未來(lái)的完美模擬。此時(shí)地球已經(jīng)炎熱了數(shù)百萬(wàn)年，但正在向一個(gè)我們更熟悉的氣候狀態(tài)“冰河時(shí)代”轉(zhuǎn)變，進(jìn)入一個(gè)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(píng)價(jià)道。研究表明溫暖的氣候支撐著整個(gè)北極森林——駱駝、熊、海貍和許多其他脊椎動(dòng)物在這里樂不思蜀。

她說(shuō)：“即使在氣候開始變冷的情況下，這一點(diǎn)仍能保持下去，真是令人驚訝?！?/p>

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?guó)東部溫暖的墨西哥灣流水域繁衍生息，這表明當(dāng)時(shí)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(dòng)物DNA的出現(xiàn)，則意味著這片土地的生產(chǎn)力很高。

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

他說(shuō):“如果我們繼續(xù)測(cè)序，取樣并深入研究，我的預(yù)測(cè)是，我們?cè)谀硞€(gè)時(shí)候會(huì)捕獲一些食肉動(dòng)物。”

重大科學(xué)突破

詳細(xì)的重建工作耗時(shí)近20年。

2006年，科考隊(duì)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(gè)大約40年前發(fā)現(xiàn)的遺址里尋找古代的北極沉積物時(shí)，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(gè)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(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)——還不夠靈敏，無(wú)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(huì)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(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，他們可以對(duì)所有DNA片段進(jìn)行“鳥槍法”測(cè)序，切碎長(zhǎng)DNA鏈條，其中有些片段只有30個(gè)堿基對(duì)，僅為脊椎動(dòng)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(duì)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(wàn)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(xiàng)研究，她在電子郵件中寫道:“能夠從保存下來(lái)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(jiǎn)直不可思議?！?/p>

“我們不斷地為自己設(shè)定所能檢測(cè)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。”

（譯者：張淏然）