Dansk forskningssensation: Grønlands is overlever det globale drivhus

Grønland er et udmærket eksempel på, hvor lidt vi ved om fortidens økosystemer på den tiendedel af landjorden, som er dækket af is.

I det nordligste Grønland ved Kap København har danske geologer fundet spor af en 2,4 millioner år gammel skovtundra, og sammen med nogle frø fra fortidige nåletræer i Østgrønland er det stort set alt, hvad palæontologerne har i ærmet.

Alene af den grund er det en sensation, at en international forskergruppe ledet af Eske Willerslev fra Center for Ancient Genetics på Københavns Universitet nu har fundet dna fra urgamle træer, urter, græsser og insekter i den mudrede is i bunden af en iskerne fra Sydgrønland.

Analysen viser, at før isen dækkede Grønland, voksede en skov, som minder mere om de nordlige skove i Norge og Sverige end om nutidens arktiske miljø. Gruppen har brugt fire uafhængige metoder til at estimere alderen af skoven, og resultaterne overlapper i en periode for mellem 450.000 og 800.000 år siden. Det gør generne til det ældste dna fra planter og insekter, som nogensinde er fundet.

»Der er udboret mange dybe iskerner gennem de store iskapper i Grønland og på Antarktis og gennem gletsjere overalt i verden. Vores resultater viser, at dna fra beskidt is i bunden af kernerne kan afsløre fortidens økosystemer i de landområder, som nu er dækket af is. Måske kan vi nogle steder på Antarktis finde dna, som er flere millioner år gammelt,« siger Eske Willerslev.

Iskappe under sidste mellemistid

Der er næppe tvivl om, at ikke blot verdens palæontologer, men også klimaforskerne vil kaste sig over gruppens artikel, som publiceres i Science i dag. Fundet af det gamle dna under indlandsisen viser nemlig, at iskappen ikke smeltede væk under sidste mellemistid (Eemtiden) for 130.000 til 115.000 år siden; i modsætning til, hvad nogle klimamodeller har forudsagt.

I Eemtiden var der fem grader varmere i Grønland end nu, og vandstanden i verdenshavene var seks meter højere end i dag. Eem er derfor en analog til fremtidens klima i det globale drivhus, og en af de store jokere i det spil er, hvor stabil eller ustabil indlandsisen er over for temperaturstigninger.

Fundet af mindst 450.000 år gammelt dna i bunden af Dye-3 iskernen viser, at iskappen i Sydgrønland, som er mest udsat for smeltning, ikke kollapsede i den varme Eemtid.

»Hvis der havde vokset træer og planter på stedet i den sidste mellemistid, ville alle dna-spor fra tidligere økosystemer være gået tabt,« siger Eske Willerslev.

Passer med modelberegninger

Konklusionen passer med resultaterne af endnu upublicerede modelberegninger, som er udført af Dorthe Dahl-Jensen fra Center for Is og Klima ved Københavns Universitet. Beregningerne peger på, at iskappen i Sydgrønland svandt ind til en kilometers højde i Eemtiden - mod to kilometer i dag - og at afsmeltningen fra indlandsisen bidrog med to meter af vandstandsstigningen i havene, men heller ikke mere.

»Iskappen i Grønland blev mindre i den varme mellemistid, men den brød ikke sammen,« siger Dorthe Dahl-Jensen.

Det er ikke første gang, at Eske Willerslev har ledt efter dna i grønlandske iskerner. Sidste i 1990'erne fandt han gener fra pollen og mikroorganismer i en iskerne fra den lille Hans Tausen iskappe, men forsøg på at finde dna i de dybe iskerner fra de centrale dele af indlandsisen slog fejl.

»Det indre af indlandsisen ligger så højt og er så langt væk fra bevoksning, at der stort set ikke lander pollen og mikroorganismer på isen. Derfor troede jeg, at løbet var kørt,« siger Eske Willerslev.

I stedet kastede han sig over jordprøver fra permafrosne områder i Sibirien, og i 2003 var der bingo. Sammen med kollegaen Anders Hansen fandt Willerslev dna fra op mod 400.000 år gamle græsser, urter, buske og træer samt fra 30.000 år gamle dyr som uldhåret mammut, steppebison, hest, rensdyr, moskusokse, lemming og hare.

»Så slog det mig en dag, at de nederste meter af de dybe iskerner er forurenet med frossen jord, fordi isen har skuret mod bunden. Og på trods af varmen fra undergrunden når temperaturen i bundisen mange steder aldrig op over frysepunktet, hvilket er en forudsætning for, at dna kan bevares gennem lang tid,« fortæller Eske Willerslev.

For at teste ideens bæredygtighed analyserede forskergruppen beskidt is fra bunden af en iskerne, som er udboret gennem John Evans Glacier på Ellesmere Island. Her er gletsjeren dannet inden for de seneste årtusinder, og isen har dækket et økosystem med de samme planter og dyr, som lever nær gletsjeren i dag. Dna-detektiverne fandt gener fra den forventede vegetation, bl.a. blomster i rosenfamilien og piletræer. Kontrolprøven dokumenterede dermed, at metoden var pålidelig.

Næste trin var at undersøge beskidt bundis fra den to kilometer lange Dye-3 iskerne fra Sydgrønland og fra den tre kilometer lange Grip kerne fra Summit på Indlandsisens top. Bundisen fra Grip rummede ikke spor af liv, mens der var masser af dna fra planter og insekter i bunden af Dye-3 kernen.

Forskellen skyldes muligvis, at der har ligget is på Summit lige siden indlandsisens dannelse for et par millioner år siden, mens der har været isfrit i syd på et senere tidspunkt. Desuden er der koldere på bunden ved Dye-3, fordi iskappen her er en kilometer tyndere end ved Summit, og derfor isolerer isdækket ikke jordvarmen så effektivt. Kulden ved Dye-3 fremmer bevaringen af gamle gener.

Nu manglede forskergruppen kun at skabe sikkerhed for, at det fundne dna ikke var transporteret til Grønland fra kontinenterne med vinden. At det tidligere var mislykkedes at finde spor af pollen i dybe iskerner var et godt indicium, og da nye analyser viste, at den rene is lige oven over den beskidte bundis ikke rummede dna, kunne enhver tvivl manes i jorden: De gamle gener i bundisen fra Dye-3 repræsenterer et lokalt økosystem fra den sidste gang, Sydgrønland var isfrit.

Fortidens skov i Grønland

Når det gælder planter, har forskergruppen ledt efter fragmenter af gen, som er aktivt i grønkornene under fotosyntesen, og som derfor findes i forskellige varianter i alle planter. Fragmenterne blev sammenlignet med tilsvarende dna-sekvenser i GeneBank efter strikte kriterier, som krævede et sammenfald på over 90 procent for en identifikation, og 100 procent for absolut ægthed.

Analyserne viste, at der under Dye-3 voksede en typisk nordlig skov med elletræer, gran, fyr, birk og taks. Skoven har været åben og lys, for forskerne har også fundet dna fra mange urter og græsser såsom røllike, vejbred, snebær, fuglegræs, svingel, rapgræs, siv og espeløv.

Med henblik på at finde dna fra dyr ledte forskerne efter gener fra insekter, og de gik efter fragmenter af et gen, som indgår i insekternes mitokondrier, som er cellernes kraftværker. Her lykkedes det at finde dna fra møl og sommerfugle, som opfyldte identifikationskriteriet samt gener fra fluer, edderkopper og nymfer, hvor overensstemmelsen med sekvenserne i GeneBank var knap så høj, og resultaterne derfor mere usikre.

Næste mål: Dyr og fugle

»Vi har ikke fundet dna fra pattedyr og fugle, og det skyldes sandsynligvis, at dyr ikke efterlader sig nær så meget dna som planter, som jo har en meget større volumen,« siger Eske Willerslev. »Men vi tror på, at vi kan finde dyregener ved at analysere større prøver. I givet fald vil det være meget interessant, for vi ved så godt som ingenting om dyrelivet i Grønland før dannelsen af indlandsisen; det eneste konkrete spor er en haretand fra Nordgrønland.«

Heldigvis er der masser af beskidt bundis til rådighed. I iskernen fra Dye-3 drejer det sig om de nederste 25 meter og i fryseren på Københavns Universitet ligger der også 15 meter beskidt is fra den gamle Camp Century iskerne, som blev udboret i årene 1958-1966 ud for Thule. Hvis det lykkes at finde dna i Camp Century-kernen, vil palæontologerne få viden om fortidens økosystemer i Nordgrønland såvel som i Sydgrønland.

»Det mest spændende er imidlertid iskernerne fra Antarktis, hvor vor viden om økosystemerne før nedisningen er lig nul. Samtidig er der steder på kontinentet, f.eks. nær McMurdo Dry Valley, hvor iskappen er så tynd, at temperaturen i bundisen kan være helt nede på minus 50 grader mod minus 5-10 grader ved Dye-3. Min vildeste fantasi er at finde millioner år gammelt dinosaur-dna fra dengang Antarktis var en del af kæmpekontinentet Gondwana,« siger Eske Willerslev.