DNA berusia dua juta tahun telah diidentifikasi untuk pertama kalinya—membuka babak baru yang ‘mengubah permainan’ dalam sejarah evolusi.
Fragmen mikroskopis DNA lingkungan ditemukan di sedimen Zaman Es di Greenland utara. Menggunakan teknologi mutakhir, para peneliti menemukan fragmen itu satu juta tahun lebih tua dari catatan sebelumnya untuk DNA yang diambil sampelnya dari tulang mammoth Siberia.
DNA kuno telah digunakan untuk memetakan ekosistem berusia dua juta tahun yang mengalami perubahan iklim ekstrem. Para peneliti berharap hasilnya dapat membantu memprediksi dampak lingkungan jangka panjang dari pemanasan global saat ini.
Penemuan ini dibuat oleh tim ilmuwan yang dipimpin oleh Profesor Eske Willerslev dan Profesor Kurt H. Kjær. Profesor Willerslev adalah Fellow dari St John’s College, University of Cambridge, dan Direktur Lundbeck Foundation GeoGenetics Center di University of Copenhagen di mana Profesor Kjær, seorang ahli geologi, juga berbasis.
Hasil dari 41 sampel yang dapat digunakan yang ditemukan tersembunyi di tanah liat dan kuarsa diterbitkan hari ini di Nature.
Profesor Willerslev berkata: “Sebuah babak baru yang mencakup satu juta tahun ekstra sejarah akhirnya dibuka dan untuk pertama kalinya kita dapat melihat langsung DNA ekosistem masa lalu yang jauh ke masa lalu.
“DNA dapat terdegradasi dengan cepat tetapi kami telah menunjukkan bahwa dalam keadaan yang tepat, kami sekarang dapat kembali lebih jauh ke masa lalu daripada yang berani dibayangkan siapa pun.”
Profesor Kjær mengatakan: “Sampel DNA kuno ditemukan terkubur jauh di dalam sedimen yang telah menumpuk lebih dari 20.000 tahun. Sedimen itu akhirnya diawetkan dalam es atau lapisan es dan, yang terpenting, tidak terganggu oleh manusia selama dua juta tahun.”
Sampel yang tidak lengkap, beberapa juta milimeter panjangnya, diambil dari Formasi København, endapan sedimen setebal hampir 100 meter yang terselip di mulut fjord di Samudra Arktik di titik paling utara Greenland. Iklim di Greenland pada saat itu bervariasi antara Arktik dan sedang dan antara 10-17C lebih hangat daripada Greenland saat ini. Sedimen itu terbentuk meter demi meter di teluk dangkal.
Para ilmuwan menemukan bukti hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme termasuk rusa, kelinci, lemmings, birch, dan pohon poplar. Para peneliti bahkan menemukan bahwa Mastodon, mamalia Zaman Es, berkeliaran sejauh Greenland sebelum kemudian punah. Sebelumnya diperkirakan jangkauan hewan mirip gajah tidak meluas sejauh Greenland dari asal-usulnya yang diketahui di Amerika Utara dan Tengah.
Pekerjaan detektif oleh 40 peneliti dari Denmark, Inggris, Prancis, Swedia, Norwegia, AS dan Jerman, membuka rahasia fragmen DNA. Prosesnya melelahkan—pertama-tama mereka perlu memastikan apakah ada DNA yang tersembunyi di tanah liat dan kuarsa, dan jika ada, dapatkah mereka berhasil melepaskan DNA dari sedimen untuk memeriksanya? Jawabannya, akhirnya, adalah ya. Para peneliti membandingkan setiap fragmen DNA dengan perpustakaan DNA yang luas yang dikumpulkan dari hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme saat ini. Sebuah gambar mulai muncul dari DNA dari pohon, semak-semak, burung, hewan dan mikroorganisme.
Beberapa fragmen DNA mudah diklasifikasikan sebagai pendahulu spesies masa kini, yang lain hanya dapat dihubungkan pada tingkat genus, dan beberapa berasal dari spesies yang tidak mungkin ditempatkan di perpustakaan DNA hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme yang masih hidup di abad ke-21.
Sampel berusia dua juta tahun itu juga membantu para akademisi membangun gambaran tentang tahap yang sebelumnya tidak diketahui dalam evolusi DNA dari berbagai spesies yang masih ada saat ini.
Profesor Kjær berkata: “Ekspedisi itu mahal dan banyak sampel diambil kembali pada tahun 2006 ketika tim berada di Greenland untuk proyek lain, mereka telah disimpan sejak saat itu.
“Baru setelah generasi baru peralatan ekstraksi dan pengurutan DNA dikembangkan, kami dapat menemukan dan mengidentifikasi fragmen DNA yang sangat kecil dan rusak dalam sampel sedimen. Itu berarti kami akhirnya dapat memetakan ekosistem berusia dua juta tahun.”
Asisten Profesor Mikkel W. Pedersen, rekan penulis pertama di makalah ini dan juga berbasis di Lundbeck Foundation GeoGenetics Center, mengatakan: “Ekosistem Kap København, yang tidak memiliki padanan saat ini, ada pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada yang kita miliki saat ini—dan karena, di hadapannya, iklim tampaknya mirip dengan iklim yang kita harapkan di planet kita di masa depan karena pemanasan global.
“Salah satu faktor kunci di sini adalah sejauh mana spesies akan dapat beradaptasi dengan perubahan kondisi yang timbul dari peningkatan suhu yang signifikan. Data menunjukkan bahwa lebih banyak spesies dapat berevolusi dan beradaptasi dengan suhu yang sangat bervariasi daripada yang diperkirakan sebelumnya. Tapi, yang terpenting, hasil ini menunjukkan mereka perlu waktu untuk melakukan ini. Kecepatan pemanasan global saat ini berarti organisme dan spesies tidak memiliki waktu itu sehingga darurat iklim tetap menjadi ancaman besar bagi keanekaragaman hayati dan dunia — kepunahan sudah di depan mata bagi beberapa spesies termasuk tanaman dan pohon.”
Saat meninjau DNA kuno dari Formasi Kap København, para peneliti juga menemukan DNA dari berbagai mikroorganisme, termasuk bakteri dan jamur, yang terus mereka petakan. Penjelasan terperinci tentang bagaimana interaksi—antara hewan, tumbuhan, dan organisme sel tunggal—dalam ekosistem sebelumnya di titik paling utara Greenland bekerja secara biologis akan disajikan dalam makalah penelitian di masa depan.
Sekarang diharapkan bahwa beberapa ‘trik’ dari DNA tanaman berusia dua juta tahun yang ditemukan dapat digunakan untuk membantu membuat beberapa spesies yang terancam punah lebih tahan terhadap iklim yang menghangat.
Profesor Kjær mengatakan: “Ada kemungkinan bahwa rekayasa genetika dapat meniru strategi yang dikembangkan oleh tanaman dan pohon dua juta tahun yang lalu untuk bertahan hidup dalam iklim yang ditandai dengan kenaikan suhu dan mencegah kepunahan beberapa spesies, tanaman, dan pohon. Ini adalah salah satu alasan mengapa kemajuan ilmiah ini sangat signifikan karena dapat mengungkapkan bagaimana mencoba menangkal dampak buruk dari pemanasan global.”
Temuan dari Formasi Kap København di Greenland telah membuka periode baru dalam deteksi DNA.
Profesor Willerslev menjelaskan: “DNA umumnya bertahan paling baik dalam kondisi dingin dan kering seperti yang berlaku selama sebagian besar periode sejak bahan tersebut disimpan di Kap København. Sekarang kita telah berhasil mengekstraksi DNA kuno dari tanah liat dan kuarsa, mungkin saja tanah liat telah melestarikan DNA kuno di lingkungan yang hangat dan lembab di situs yang ditemukan di Afrika.
“Jika kita dapat mulai mengeksplorasi DNA kuno dalam butiran tanah liat dari Afrika, kita mungkin dapat mengumpulkan informasi terobosan tentang asal usul banyak spesies yang berbeda — bahkan mungkin pengetahuan baru tentang manusia pertama dan nenek moyang mereka — kemungkinannya tidak terbatas.”(phys.org)
