I segreti del DNA ambientale antico

I progressi tecnologici in biologia molecolare permettono di indagare il mondo in cui viviamo e la nostra storia, in maniera più precisa rispetto al passato.

Ad esempio, difficilmente avremmo immaginato di poter conoscere il colore degli occhi di un uomo di Neanderthal o il tipo di capelli di un antico egizio. Invece, a partire dagli anni Novanta si è scoperto che ciò è possibile. Nonostante siano trascorsi secoli o centinaia di migliaia di anni, oggi si possono rintracciare i resti di DNA presenti nelle ossa umane. 

Grazie alle ricerche sul DNA antico, nel 2010 gli scienziati hanno ricostruito il genoma dell’uomo di Neanderthal e hanno pure scoperto l’esistenza di un ominide fino ad allora sconosciuto: l’uomo di Denisova. Il risultato è stata l’evidenza che siamo molto più strettamente imparentati con altre specie umane, rispetto a quanto immaginato fino a quel momento. 

Il DNA antico può essere cercato e analizzato anche direttamente nel suolo, dove non sembrano esserci tracce visibili: è il cosiddetto DNA ambientale, cioè materiale genetico lasciato da piante, animali e microorganismi vissuti in epoche passate. Grazie a questo materiale genetico la comunità scientifica è oggi in grado di ricostruire interi ecosistemi, comprese le specie che li hanno popolati.

Con un interessante studio pubblicato sulla rivista Nature e basato sul DNA ambientale, alcuni ricercatori sono riusciti a leggere con precisione una storia naturale risalente a due milioni di anni fa e riguardante la Groenlandia. Si tratta di una scoperta sorprendente, che apre una finestra diretta su un ecosistema artico primordiale che non ha paragoni con quelli attuali.

Oggi l’ambiente della Groenlandia è sinonimo di ghiaccio e deserto bianco: un ambiente ostile, freddo e povero di vita. L’isola è finita sotto i riflettori della geopolitica mondiale, soprattutto per quello che sta nascosto sotto il ghiaccio. E che, complici i cambiamenti climatici e il conseguente aumento delle temperature, dal ghiaccio potrebbe emergere.

Sotto a quello stesso ghiaccio si trovano pure gli indizi di un passato remoto, ben diverso da quello attuale. All’inizio del Pleistocene, circa due milioni di anni fa, il clima della Groenlandia era molto diverso. Le temperature erano molto più miti rispetto a oggi, tanto da consentire la diffusione di foreste aperte, alberi e grandi animali. Fino ad oggi, della biologia di quegli ambienti si sapeva poco o nulla, perché i resti fossili di piante e animali in quella regione sono molto rari.

Gli scienziati del Globe Institute dell’Università di Copenhagen e di numerose altre istituzioni hanno applicato tecniche avanzate di genomica ambientale per analizzare tracce di DNA, conservate in sedimenti antichi prelevati da un sito chiamato Kap København, nel nord dell’isola. I risultati offrono un punto di vista unico su un paesaggio e una comunità vivente mai ricostruiti prima: un mosaico di foresta boreale aperta, popolata da betulle, pioppi e piccole conifere, insieme a numerose specie di arbusti e piante erbacee.

Non si tratta solo di piante: le analisi hanno rivelato la presenza di animali vissuti in quell’ecosistema ora scomparso. Tra questi compaiono tracce genetiche di lepri, roditori, renne e persino antenati dei mastodonti, grandi mammiferi estinti simili agli odierni elefanti. La scoperta suggerisce che questi animali in passato popolavano aree dell’Artico oggi inabitabili. L’avvincente ricerca è presentata in un documentario diffuso dal Giardino di Albert.

Nel complesso, il quadro che emerge è quello di un ecosistema in cui specie artiche e boreali convivevano in condizioni climatiche molto più calde di quelle odierne.

Oltre al valore storico, questa scoperta ha un significato importante per il nostro presente: Questo ecosistema senza paragoni nei nostri tempi — come lo definiscono gli autori della ricerca — non ha equivalenti moderni. La sua ricostruzione non è solamente un esercizio accademico, ma offre un modello biologico diretto per comprendere come comunità complesse reagiscono a forti cambiamenti climatici, come quelli a cui stiamo assistendo oggi.