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Natura volume 612, pagine 283–291 (2022)Citare questo articolo

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Le epoche del Pliocene superiore e del Pleistocene inferiore, comprese tra 3,6 e 0,8 milioni di anni fa1, avevano climi simili a quelli previsti per il riscaldamento futuro2. Le registrazioni paleoclimatiche mostrano una forte amplificazione polare con temperature medie annuali di 11–19 °C superiori ai valori contemporanei3,4. Le comunità biologiche che popolarono l’Artico in questo periodo rimangono poco conosciute perché i fossili sono rari5. Qui riportiamo un antico record ambientale di DNA6 (eDNA) che descrive i ricchi assemblaggi di piante e animali della formazione Kap København nella Groenlandia settentrionale, datato a circa due milioni di anni fa. I reperti mostrano un ecosistema di foresta boreale aperta con vegetazione mista di pioppi, betulle e tuia, nonché una varietà di arbusti ed erbe artiche e boreali, molti dei quali non erano stati precedentemente rilevati nel sito da reperti di macrofossili e polline. La documentazione del DNA conferma la presenza di lepre e DNA mitocondriale di animali tra cui mastodonti, renne, roditori e oche, tutti ancestrali ai loro parenti attuali e del tardo Pleistocene. La presenza di specie marine tra cui il granchio a ferro di cavallo e le alghe verdi supportano un clima più caldo di oggi. L'ecosistema ricostruito non ha analoghi moderni. La sopravvivenza di un eDNA così antico è probabilmente legata al suo legame con le superfici minerali. Le nostre scoperte aprono nuove aree di ricerca genetica, dimostrando che è possibile tracciare l’ecologia e l’evoluzione delle comunità biologiche di due milioni di anni fa utilizzando l’antico eDNA.

La formazione Kap København si trova a Peary Land, Groenlandia settentrionale (82° 24′ N 22° 12′ W) in quello che oggi è un deserto polare. La sequenza deposizionale superiore contiene resti di animali e piante terrestri ben conservati trascinati in un estuario durante un ciclo interglaciale del Pleistocene inferiore più caldo7 (Fig. 1). Quasi 40 anni di ricerche paleoambientali e climatiche sul sito forniscono una prospettiva unica su un periodo in cui il sito era situato nell'ecotono artico boreale con temperature minime medie estive e invernali ricostruite rispettivamente di 10 ° C e −17 ° C, più di 10 °C più caldi degli attuali7,8,9,10,11. Queste condizioni devono aver determinato una sostanziale ablazione della calotta glaciale della Groenlandia, producendo probabilmente uno degli ultimi intervalli liberi dai ghiacci7 negli ultimi 2,4 milioni di anni (Myr). Sebbene la Formazione Kap København sia nota per produrre macrofossili ben conservati provenienti da una foresta boreale di conifere e una ricca fauna di insetti, sono state trovate poche tracce di vertebrati. Ad oggi, questi comprendono resti di generi lagomorfi, i loro coproliti e coleotteri Aphodius, che vivono dentro e su sterco di mammiferi10,11. Tuttavia, il letto di Fyles Leaf e il Beaver Pond, risalenti a circa 3,4 milioni di anni fa, sull'isola di Ellesmere nel Canada artico, conservano fossili di mammiferi che potenzialmente avrebbero potuto colonizzare la Groenlandia, come l'orso estinto (Protarctos abstrusus), i castori estinti (Dipoides sp.), il piccolo l'Eucione canino e le cameline giganti artiche4,12,13 (simili a Paracamelus). Se lo Stretto di Nares fosse una barriera sufficiente per isolare la Groenlandia settentrionale dalla colonizzazione di questa fauna rimane una questione aperta.

UN. Posizione della formazione Kap København nella Groenlandia settentrionale all'ingresso del fiordo dell'Indipendenza (82° 24′ N 22° 12′ W) e posizioni di altri siti fossili artici del Plio-Pleistocene (punti rossi). b, Distribuzione spaziale dei resti erosivi della successione spessa 100 m di sedimenti marini poco profondi vicino alla costa tra Mudderbugt e le basse montagne verso nord (a + b si riferisce alla posizione 74a e 74b). c, Divisione glaciale-interglaciale della successione deposizionale del Membro argilloso A e delle unità B1, B2 e B3 che costituiscono il Membro sabbioso B. Gli intervalli di campionamento per tutti i siti sono proiettati sulla successione sedimentaria della località 50. Log sedimentologico modificato dopo il rif. 7. I numeri cerchiati sulla mappa indicano i siti campione per le analisi del DNA ambientale, la datazione assoluta delle sepolture e il paleomagnetismo. I siti numerati si riferiscono a pubblicazioni precedenti7,10,11,14,61.