科罗拉多大学博尔德分校凯尔西·辛普金斯 莎拉·克伦普和她的搭档驾着他们的临时木筏穿过巴芬岛上的一个湖
信用:扎克·蒙特斯·奥里金媒体 想象一下，不是一片白色，而是一片绿色的北极，木本灌木向北延伸到北冰洋的加拿大海岸
科罗拉多大学博尔德分校的新研究发现，这是大约125，000年前最后一次间冰期时北美最北部的样子
研究人员分析了从北极湖泊沉积物中提取的超过100，000年的植物DNA(迄今为止出版物中分析的最古老的湖泊沉积物DNA)，并发现了一种灌木的证据，这种灌木原产于加拿大北部生态系统，比其目前的范围往北250英里(400公里)
由于气候变化导致北极变暖的速度比地球上任何地方都要快，本周发表在《美国国家科学院院刊》上的研究结果可能不仅是对过去的一瞥，也是对我们潜在未来的一个快照
“我们对过去某个特定的温暖时期有这种非常罕见的看法，那可以说是北极最近一次比现在更温暖的时期
这使得它成为我们未来可能期望的一个真正有用的模拟，”萨拉·克伦普说，他作为一名博士指导了这项工作
D
地质科学学生，然后是北极和阿尔卑斯研究所的博士后研究员
为了及时获得这一瞥，研究人员不仅分析了脱氧核糖核酸样本，他们首先不得不乘坐全地形车和雪地摩托前往北极的一个偏远地区收集样本并带回
矮桦树是低北极苔原的一个关键物种，稍高的灌木(长到人的膝盖)可以在寒冷和不适宜居住的环境中生长
但是矮桦树目前无法在加拿大北极的巴芬岛南部生存
然而，研究人员在古老的湖泊沉积物中发现了这种植物的脱氧核糖核酸，表明它曾经生长在更北的地方
“这与今天苔原植物的分布有很大的不同，”克伦普说，他目前是加州大学圣克鲁斯分校古基因组学实验室的博士后研究员
尽管矮桦树向北蔓延有许多潜在的生态影响，但克伦普和她的同事研究了覆盖北极更多地区的这些灌木的气候反馈
许多气候模型不包括植被的这种变化，然而这些较高的灌木可以在春天和秋天突出在雪上，使地球表面变成深绿色而不是白色，从而吸收更多的太阳热量
克伦普说:“这是一种类似海冰消失的温度反馈。”
在116，000到125，000年前的最后一次间冰期，这些植物有数千年的时间来适应和移动以应对更高的温度
随着今天的快速变暖，植被可能跟不上步伐，但这并不意味着它不会在影响从永久冻土融化到冰川融化和海平面上升的一切方面发挥重要作用
克伦普说:“当我们考虑景观将如何平衡当前的变暖时，我们考虑这些植物的分布范围将如何变化是非常重要的。”
由于到2100年，北极很容易比工业化前的水平高出9华氏度(5摄氏度)，与上一次间冰期的温度相同，这些发现可以帮助我们更好地理解，随着北极有望在本世纪末再次达到这些古老的温度，我们的地貌可能会发生怎样的变化
科学家们从湖底提取沉积物核心
信用:扎克·蒙特斯·奥里金媒体 泥浆作为显微镜 为了获得他们想要的古代基因，研究人员不能看海洋或陆地——他们必须在湖里寻找
巴芬岛位于加拿大北极区的东北侧，格陵兰岛的基蒂角，努纳武特和奇基克塔奈因纽特人的领地
它是加拿大最大的岛屿，也是世界第五大岛，其东北边缘有一条山脉
但是这些科学家对一个小湖泊感兴趣，这个小湖泊在山的那边，靠近海岸
在北极圈上方，这个湖周围的区域是典型的北极高苔原，年平均温度低于15华氏度(？九
5℃)
在这种恶劣的气候下，土壤很薄，什么也长不出来
但是储存在湖底的脱氧核糖核酸讲述了一个完全不同的故事
为了获得这一宝贵的资源，克伦普和她的同事们在夏天小心翼翼地在廉价的充气船上保持平衡——这是唯一一艘足够轻的船，可以随身携带——并在冬天观察湖面冰中的北极熊
他们用长长的圆柱形管道刺穿其表面以下30英尺(10米)的厚泥，将它们锤入沉积物深处
这个朝不保夕的壮举的目标？仔细提取古代植物材料的纵向历史，然后带着它回到实验室
虽然一些泥浆是在位于加州大学博尔德分校的可持续发展、能源和环境社区(SEEC)的一个最先进的有机地球化学实验室进行分析的，但它也需要到达位于珀斯柯廷大学的一个专门解码古代DNA的特殊实验室
为了分享他们的秘密，这些泥芯必须穿越半个地球从北极到澳大利亚
本地快照 一旦进入实验室，科学家们必须像宇航员一样穿好衣服，在超干净的空间检查泥浆，以确保他们自己的DNA不会污染他们辛苦获得的任何样本
靠近的一个沉积物核心
信用:扎克·蒙特斯·奥里金媒体 这是一场与时间的赛跑
克伦普说:“你最好的办法就是获取新鲜的泥土。”
“一旦它离开湖泊，DNA就会开始降解
" 这就是为什么冷藏的旧湖床样本不太管用
虽然其他研究人员也收集和分析了来自北极永久冻土的更古老的脱氧核糖核酸样本(它就像一个天然的冷冻器)，湖泊沉积物保持凉爽，但没有冻结
有了更新鲜的泥土和更完整的脱氧核糖核酸，科学家们可以更清晰、更详细地了解曾经生长在附近地区的植被
重建历史植被最常用的方法是利用化石花粉记录，这种记录在沉积物中保存得很好
但是花粉倾向于只显示全局，因为它很容易被风吹走，不会停留在一个地方
克伦普和她的同事使用的新技术使他们能够直接从沉积物中提取植物DNA，对DNA进行测序，并推断当时那里生活着什么植物物种
沉积脱氧核糖核酸分析给研究人员提供了当时生活在那里的植物物种的局部快照，而不是一幅区域图
现在他们已经证明提取超过10万年的DNA是可能的，未来的可能性比比皆是
克伦普说:“这个工具在这些更长的时间尺度上会非常有用。”
这项研究还播下了不仅仅研究植物的种子
在湖泊沉积物的脱氧核糖核酸样本中，有来自生活在湖泊中和湖泊周围的一系列生物的信号
克伦普说:“我们刚刚开始触及我们在这些过去的生态系统中所能看到的表面。”
“我们可以看到过去从微生物到哺乳动物的一切事物的存在，我们可以开始获得更广泛的过去生态系统的样子和功能的图片
"
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