Les scientifiques ont découvert le plus ancien ADN connu et l’ont utilisé pour révéler à quoi ressemblait la vie il y a 2 millions d’années dans la pointe nord du Groenland. Aujourd’hui, c’est un désert aride de l’Arctique, mais à l’époque c’était un paysage luxuriant d’arbres et de végétation avec un éventail d’animaux, même le mastodonte aujourd’hui disparu.
« L’étude ouvre la porte à un passé qui a pratiquement été perdu », a déclaré l’auteur principal Kurt Kjær, géologue et expert des glaciers à l’Université de Copenhague.
Les fossiles d’animaux étant difficiles à trouver, les chercheurs ont extrait l’ADN environnemental, également connu sous le nom d’eDNA, à partir d’échantillons de sol. Il s’agit du matériel génétique que les organismes rejettent dans leur environnement, par exemple à travers les cheveux, les déchets, les crachats ou les carcasses en décomposition.
L’étude de l’ADN très ancien peut être un défi car le matériel génétique se décompose avec le temps, ne laissant aux scientifiques que de minuscules fragments.
Mais avec les dernières technologies, les chercheurs ont pu extraire des informations génétiques des petits morceaux d’ADN endommagés, a expliqué l’auteur principal Eske Willerslev, généticien à l’Université de Cambridge. Dans leur étude, publié mercredi dans la revue Natureils ont comparé l’ADN à celui de différentes espèces, à la recherche de correspondances.
Les échantillons provenaient d’un dépôt de sédiments appelé la formation de Kap København à Peary Land. Aujourd’hui, la région est un désert polaire, a déclaré Kjær.
Mais il y a des millions d’années, cette région subissait une période de changement climatique intense qui a fait monter les températures, a déclaré Willerslev. Les sédiments se sont probablement accumulés pendant des dizaines de milliers d’années sur le site avant que le climat ne refroidisse et cimente les découvertes dans le pergélisol.
L’environnement froid aiderait à préserver les morceaux délicats d’ADN – jusqu’à ce que les scientifiques arrivent et forent les échantillons, à partir de 2006.
Pendant la période chaude de la région, lorsque les températures moyennes étaient de 20 à 34 degrés Fahrenheit (11 à 19 degrés Celsius) plus élevées qu’aujourd’hui, la région était remplie d’un éventail inhabituel de plantes et d’animaux, ont rapporté les chercheurs. Les fragments d’ADN suggèrent un mélange de plantes arctiques, comme les bouleaux et les saules, avec celles qui préfèrent généralement les climats plus chauds, comme les sapins et les cèdres.
L’ADN a également montré des traces d’animaux, notamment des oies, des lièvres, des rennes et des lemmings. Auparavant, un bousier et des restes de lièvre étaient les seuls signes de vie animale sur le site, a déclaré Willerslev.
Une grande surprise a été de trouver l’ADN du mastodonte, une espèce éteinte qui ressemble à un mélange entre un éléphant et un mammouth, a déclaré Kjær.
De nombreux fossiles de mastodontes ont déjà été trouvés dans les forêts tempérées d’Amérique du Nord. C’est un océan loin du Groenland, et beaucoup plus au sud, a déclaré Willerslev.
« Je ne me serais pas attendu, dans un million d’années, à trouver des mastodontes dans le nord du Groenland », a déclaré Love Dalen, chercheur en génomique évolutive à l’Université de Stockholm qui n’a pas participé à l’étude.
Parce que les sédiments se sont accumulés à l’embouchure d’un fjord, les chercheurs ont également pu obtenir des indices sur la vie marine de cette période. L’ADN suggère que des limules et des algues vertes vivaient dans la région, ce qui signifie que les eaux voisines étaient probablement beaucoup plus chaudes à l’époque, a déclaré Kjær.
En extrayant des dizaines d’espèces de quelques échantillons de sédiments, l’étude met en évidence certains des avantages de l’eDNA, a déclaré Benjamin Vernot, un ancien chercheur en ADN à l’Institut Max Planck d’anthropologie évolutive en Allemagne qui n’a pas participé à l’étude.
« Vous obtenez vraiment une image plus large de l’écosystème à un moment donné », a déclaré Vernot. « Vous n’avez pas besoin d’aller chercher ce morceau de bois pour étudier cette plante, et cet os pour étudier ce mammouth. »
Sur la base des données disponibles, il est difficile de dire avec certitude si ces espèces vivaient vraiment côte à côte, ou si l’ADN a été mélangé à partir de différentes parties du paysage, a déclaré Laura Epp, experte en eDNA à l’Université allemande de Constance qui n’était pas impliqués dans l’étude.
Mais Epp a déclaré que ce type de recherche sur l’ADN est précieux pour montrer la « diversité cachée » dans les paysages anciens.
Willerslev pense que parce que ces plantes et animaux ont survécu à une période de changement climatique dramatique, leur ADN pourrait offrir une « feuille de route génétique » pour nous aider à nous adapter au réchauffement actuel.
Dalen, de l’Université de Stockholm, s’attend à ce que la recherche sur l’ADN ancien continue de pousser plus loin dans le passé. Il a travaillé sur l’étude qui détenait auparavant le record « d’ADN le plus ancien », d’une dent de mammouth vieille d’environ un million d’années.
« Je ne serais pas surpris si vous pouviez remonter au moins un ou peut-être quelques millions d’années en arrière, en supposant que vous puissiez trouver les bons échantillons », a déclaré Dalen.
Plus d’information:
Kurt H. Kjær et al, Un écosystème vieux de 2 millions d’années au Groenland découvert par l’ADN environnemental, La nature (2022). DOI : 10.1038/s41586-022-05453-y
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