700,000年的时间跨度,超过200个植物类群,从猛犸象到美洲猎豹的完整生物名单——这些信息并非来自冰芯或岩层,而是一堆冻土里保存的粪化石。加拿大育空地区中部的永久冻土中,13个北极地松鼠洞穴的粪便沉积物,正在重写人们理解古生态的方式。这些每颗仅1到2厘米长的粪粒,封存了跨越数十万年的DNA,构成了一座“自然档案馆”。
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这项研究由加拿大哈凯研究所的泰勒·默奇主导。北极地松鼠体长约40厘米,分布在北美和西伯利亚的寒冷地区,历史上这两个区域通过白令陆桥相连,统称白令陆块。默奇指出,这种啮齿动物每年冬眠约八个月,在清醒的四个月里必须疯狂觅食、把尽可能多的资源拖回洞穴。这种囤积行为让它们的洞穴里堆积了大量粪粒和食物储藏,也自然形成了一套跨越地质年代的样本库。研究团队从13个洞穴中提取了保存完好的粪化石,其年代跨度从距今约3万年一直延伸到70万年。
从这些粪粒中,团队提取出涵盖范围极广的生物DNA。微生物、200多种不同植物类群,以及大量动物——昆虫、其他啮齿动物、真猛犸象、马、灰狼、草原野牛,还有一种大型猫科动物,可能是美洲猎豹或美洲狮。默奇描述这是“白令陆块冰河时期生态系统的全体演员阵容”。外界或许默认地松鼠以坚果和种子为主食,但默奇强调它们实际上是杂食动物,行为模式接近小型熊类。野外记录中确实出现过地松鼠啃食驼鹿和猞猁尸体的报告,因此在粪化石中发现大型动物DNA并不令人意外。
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DNA的保存程度使团队得以重建多个动物的线粒体基因组,并捕捉不同时间点的遗传信息。其中包括12只地松鼠——其中一个谱系可追溯到70万年前、3匹马、2头野牛和1只野兔。他们甚至获取了足够拼合六头真猛犸象基因组的DNA,不过猛犸象的详细分析将另行发表。
克莱姆森大学的凯尔西·维特评论称,这些样本保存状态极佳,有力展示了育空地区生态多样性随时间演变的图景。但她同时提出一个关键问题:粪化石中某种物种的DNA,究竟是因为地松鼠吃了它,还是因为该DNA存在于环境中并渗入粪便?这一问题目前尚无定论。不过考虑到样本中猛犸象DNA的含量之高,以及地松鼠常有的食腐习性,维特认为它们确实可能摄入了猛犸象的肉。冻土用最不起眼的载体,封存了一整个消失世界的生命档案。
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