Les scientifiques ont fait une percée significative dans la reconstruction de l’histoire de notre planète.
Les dépôts sédimentaires du pergélisol du Groenland contenaient de l’ADN environnemental récupérable datant d’il y a environ 2 millions d’années. C’est 1 million d’années de plus que le record précédent – l’ADN d’un mammouth laineux qui parcourait la toundra sibérienne il y a 1 million d’années.
Ce travail étonnant a permis à une équipe de scientifiques de reconstituer un paysage antique, révélant un monde bien éloigné des rives glacées du cercle polaire arctique.
“Un nouveau chapitre couvrant 1 million d’années supplémentaires d’histoire a finalement été ouvert, et pour la première fois, nous pouvons regarder directement l’ADN d’un écosystème passé aussi loin dans le temps”, déclare le généticien Eske Willerslev de l’Université de Cambridge en Royaume-Uni et l’Université de Copenhague au Danemark.
“L’ADN peut se dégrader rapidement, mais nous avons montré que dans les bonnes circonstances, nous pouvons désormais remonter plus loin dans le temps que quiconque n’aurait osé l’imaginer.”
Le paysage désertique polaire de Kap København aujourd’hui. (Nicolaj K.Larsen)
Le temps n’est pas tendre avec les restes d’êtres vivants; L’ADN se dégradera rapidement grâce aux contraintes environnementales (comme les microbes affamés), aux conditions météorologiques et aux processus géologiques. Si l’ADN ancien doit survivre, il le fait généralement enfermé dans les dents et les os, où il est relativement protégé.
Mais les matériaux enfouis sous le pergélisol sont également relativement protégés.
Ici, une gamme d’échantillons prélevés dans la glace et le pergélisol de la formation géologique de Kap København à l’embouchure d’un fjord dans le nord du Groenland a offert aux scientifiques la possibilité de récupérer et de reconstruire l’ADN environnemental d’époques lointaines.
frameborder=”0″ allow=”accéléromètre ; lecture automatique; presse-papiers-écrire ; support crypté ; gyroscope; image dans l’image” autoriser le plein écran>
Les scientifiques ont obtenu la plupart de ces échantillons il y a des années lors d’autres travaux; les expéditions coûtent cher, de sorte que les scientifiques collectent souvent plus qu’ils n’en ont besoin, juste au cas où. Ces échantillons étaient entreposés, attendant que le bon projet se présente.
“Ce n’est que lorsqu’une nouvelle génération d’équipements d’extraction et de séquençage de l’ADN a été développée que nous avons pu localiser et identifier des fragments d’ADN extrêmement petits et endommagés dans les échantillons de sédiments”, explique le géologue Kurt Kjær de l’Université de Copenhague.
“Cela signifiait que nous pouvions enfin cartographier un écosystème vieux de 2 millions d’années.”
L’ADN récupéré des échantillons après un travail minutieux aurait été inutilisable il y a quelques années à peine : les fragments étaient minuscules, de quelques nanomètres de long, très dégradés et très incomplets.
Couches organiques dans la roche sédimentaire de Kap København. (Kurt H. Kjaer)
Cependant, les progrès du séquençage génétique au cours des dernières décennies ont permis aux scientifiques de constituer une vaste base de données d’ADN du monde qui nous entoure. Ces bibliothèques d’ADN offraient aux scientifiques un point de comparaison pour leurs fragments d’ADN complexes.
Ces bibliothèques signifiaient que les scientifiques pouvaient minutieusement reconstituer les pièces manquantes pour un recensement des organismes dont le matériel génétique était enfermé dans la roche pendant de nombreux millénaires.
“Les anciens échantillons d’ADN ont été retrouvés profondément enfouis dans des sédiments qui s’étaient accumulés pendant plus de 20 000 ans”, explique Kjær. “Le sédiment a finalement été préservé dans la glace ou le pergélisol et, surtout, n’a pas été dérangé par l’homme pendant 2 millions d’années.”
Cette reconstruction a révélé une variété de formes de vie compatibles avec un climat étonnamment tempéré. Les scientifiques ont trouvé des animaux apparentés aux rennes et aux caribous, aux lemmings, aux oies, aux lièvres et, fait intéressant, aux mastodontes.
Les fourmis, les puces, les coraux et les limules ont également laissé leur marque dans les sédiments, tout comme les bouleaux et les peupliers.
L’ADN du mastodonte, notent les chercheurs, est particulièrement intéressant. Toutes les autres espèces ont des parents qui restent au Groenland aujourd’hui; auparavant, on pensait que les mastodontes ne s’étendaient pas aussi loin au nord que le Groenland.
D’autres échantillons d’ADN – prélevés sur des micro-organismes et des champignons – sont toujours en cours d’identification. Un futur article décrira toute l’étendue de l’écosystème au mieux de la compréhension des scientifiques.
Cependant, certaines caractéristiques ressortent déjà et suggèrent un climat beaucoup plus chaud dans la région au cours du Pléistocène inférieur – considérablement plus chaud que les températures actuelles.
L’un des rares mammifères vivant à Kap København aujourd’hui est le bœuf musqué. (Nicolaj K.Larsen)
Il fait allusion, disent les chercheurs, à l’avenir de la Terre face au changement climatique.
“L’un des facteurs clés ici est de savoir dans quelle mesure les espèces seront capables de s’adapter au changement des conditions résultant d’une augmentation significative de la température. Les données suggèrent que plus d’espèces peuvent évoluer et s’adapter à des températures extrêmement variables qu’on ne le pensait auparavant”, déclare géogénéticien Mikkel Pederson de l’Université de Copenhague.
“Mais, surtout, ces résultats montrent qu’ils ont besoin de temps pour le faire. La vitesse du réchauffement climatique actuel signifie que les organismes et les espèces n’ont pas ce temps, de sorte que l’urgence climatique reste une menace énorme pour la biodiversité et le monde – l’extinction est à l’horizon pour certaines espèces, y compris les plantes et les arbres.”
Mais pour les scientifiques, le travail est un énorme bond en avant. Maintenant que l’ADN environnemental a été extrait et interprété avec succès à partir d’argile et de quartz, il pourrait être possible de faire de même avec d’anciens gisements d’autres endroits.
“Si nous pouvons commencer à explorer l’ADN ancien des grains d’argile d’Afrique, nous pourrons peut-être recueillir des informations révolutionnaires sur l’origine de nombreuses espèces différentes – peut-être même de nouvelles connaissances sur les premiers humains et leurs ancêtres”, déclare Willerslev.
“Les possibilités sont infinies.”
La recherche a été publiée dans Nature.
