「世界最古の糞便の一つ」と呼ばれる化石群が、科学者の手に渡って氷河期の生態学的記憶を解く鍵となった。カナダのユーコン準州の永久凍土から採取された、保存状態の良い古代北極ジリスの排泄物が系統的に分析され、ケナガマンモス、アメリカチーター、その他の巨大動物を含む、約7万年から70万年前の古代の生態ネットワークの全景が明らかになった。
この糞石のバッチは、古代のリスの洞窟から収集されました。これらの洞窟は凍土の中に長い間あったため、排泄物は地質学的に長い期間にわたって無傷のまま残り、古代の環境DNA (aeDNA) が詰まった「タイムカプセル」を科学界に残した。マクマスター大学、ハカイ研究所、アルバータ大学などで構成された研究チームは、これらの糞石は古代「ベリンジア」地域（ベリンジア）の進化と生態の長期的変化を理解するための極めて稀な遺伝的証拠を提供すると指摘した。
通常のウサギの糞便のサイズに近い小さな丸い粒子からaeDNAを抽出して再構成することにより、チームは18を超えるミトコンドリアゲノムと、多数の植物、微生物、昆虫、脊椎動物の遺伝情報を特定することに成功した。これらには、ケナガマンモス、古代の馬、アメリカチーターとして知られる大型ネコ科動物、草原バイソンなどの絶滅した巨大動物が含まれます。他のげっ歯類、ハイイロオオカミなどの捕食動物、200種以上の植物の痕跡も見つかっています。
研究によると、古代の北極ジリスが排泄したこれらの糞石は、古代の環境と生物多様性を理解するための優れた「アーカイブ」であることがわかっています。進化遺伝学者でマクマスター古代DNAセンター所長のヘンドリック・ポイナール氏は、リスの糞石には、環境の変化、巨大動物の進化、移住、さらには絶滅の過程などの重要な歴史を含む、古代ベーリング地域の生態学的景観を再構築するために使用できる極めて多様な遺伝的「スナップショット」が保存されていると指摘した。
注目すべきことに、サンプルの 1 つは、北極ジリスの系統そのものの深い歴史を明らかにしました。科学者らはDNAの特徴に基づいて、このサンプルは約70万年前のもので、ユーコン準州にはもう生息していない古代のジリス種のもので、その最も近縁な個体群は現在西シベリアに分布していると推測した。
北極ジリス ( Urocitellus parryii ) は、さまざまな植物や動物を食べる日和見的な雑食動物であると考えられており、彼らの古代の祖先も同様の食習慣を続けていたようです。これらのリスは、風景にある植物の枝、葉、種子、骨、その他の物質を集めて洞窟に持ち帰るため、長期の冬眠習慣と相まって、洞窟内の糞便は凍結環境でも驚くほどよく保存されています。
ハカイ研究所の古ゲノミクス研究者で論文の筆頭著者であるタイラー・マーチー氏は、現在ユーコン準州に生息する北極ジリスは、周囲の環境からあらゆる種類のデトリタス物質を巣に移し替える「貯蔵庫」に似ていると述べた。この行動により、大量の動植物の死骸がその排泄物と混合され、これらの糞石には複数種および複数レベルの環境 DNA 情報が豊富に含まれます。
古生物学において、アザラシの排泄物を分析してその食事構造を決定することから、直接観察することが難しい野生動物の個体群を追跡するために排泄物を使用することまで、排泄物は常に生命を理解するための重要なサンプルでした。しかし、糞便は有機性が高く微生物によって分解されやすいため、化石として長期間保存することは非常に困難です。したがって、このような何十万年も保存されている糞石は非常に珍しく、非常に貴重です。
研究チームは、永久凍土環境からの糞石は、古代の環境DNAの保持者として骨よりも適している可能性があると指摘した。 DNA の一部は糞便が堆積した後にこれらのサンプルと接触した可能性がありますが、全体として、これらの遺跡は依然として古代生物の記録の「宝庫」を構成しており、過去の生態学的変化を調査するための前例のない詳細を提供します。
科学者たちはまた、過去の進化と気候の物語が現在と未来へのインスピレーションを引き出す可能性があることを強調しています。ポナー教授は、研究チームは過去の気候変動の際にどの遺伝子が強い自然選択を経験したかを観察することができ、それは急速な気候温暖化に直面して現在の動物がどのように適応しているのか、あるいは適応できていないのかを予測するのに役立つ可能性があると述べた。
関連する研究結果が『Nature Communications』誌に発表され、地球の深い時間の記憶を解く上で、小さく目立たない糞石の大きな可能性がさらに強調されています。これらの古代北極ジリスの「糞便アーカイブ」は、科学界に、かつてマンモス、古代馬、「アメリカチーター」が生息していた氷河期の世界を再構築するためのユニークな道筋も提供する。