2010年，阿爾伯塔大學的一個團隊從育空中部克朗代克地區的金礦中收集了少量的永久凍土沉積物的核心。在麥克馬斯特古DNA中心的古遺傳學家應用新的基因組學技術來更好地理解約12700年前在北美達到頂峰的巨型動物的全球滅絕之前，它們一直被冷藏著。
這些微小的沉積物樣本包含了巨大的古代環境DNA財富，這些DNA來自數千年來生活在這些環境中的無數植物和動物。這些基因微化石源自生態系統的所有組成部分--包括細菌、真菌、植物和動物--並作為久違的生態系統的時間膠囊，如約13000年前消失的猛獁草原。
這些生態系統究竟是如何大幅重組的以及為什麼大型動物似乎受這種轉變的影響最大自18世紀以來一直是一個活躍的科學辯論領域。
現在則可以利用環境DNA來幫助填補推動這一辯論的空白。
古老的DNA，尖端的技術
細菌、真菌和無法識別的DNA佔環境樣本的99.99%以上。在新研究中，研究人員想要一種方法來有選擇地恢復小得多的古代植物和動物的DNA，這將幫助他們能夠更好地瞭解猛獁象草原生態系統的崩潰情況。
據悉，研究團隊開發了一種新的技術，從沉積物中提取、分離、測序和識別古代DNA的微小片段。
研究人員透過對這些DNA片段的分析追蹤了過去3萬年中生活在育空地區的植物和動物的變化情況。他們發現了羊毛猛獁象和馬在克朗代克地區晚期生存的證據，比預期的晚了約3000年。
然後，他們擴大了分析範圍，包括先前從克朗代克地區的四個地點收集的21個永久凍土核心，其日期在4000年至30000年前。
透過利用目前的技術，研究人員不僅可以確定一組遺傳微化石來自哪個生物體，而且還能將這些片段重新組合成基因組以研究它們的進化歷史--完全來自沉積物。
巨大的環境變化
發生在約11700年前的更新世-全新世過渡期是全球範圍內的巨大變化時期。在白令亞東部，這一時期見證了猛獁象-草原生物群落的崩潰並逐漸被我們今天所知的北方森林所取代。
這帶來了標誌性冰河時代巨型食草動物的消失，如猛獁象、育空馬和草原野牛以及美洲彎刀貓和貝林吉亞獅等掠食者。
研究人員發現了來自各種古代動物的環境DNA，包括猛獁象、馬、草原野牛、馴鹿、齧齒動物、鳥類和許多其他動物。
另外，他們還能觀察到生態系統是如何隨著13500年前木本灌木的興起而發生變化的以及這跟猛獁象、馬和草原野牛的DNA的減少有什麼關聯。透過這個非常豐富的資料集，研究人員觀察到了四個主要發現：
各地的訊號有驚人的一致性，這表明他們的資料能代表該地區的生態趨勢；
毛猛獁象的DNA在Bølling-Allerød變暖之前就已經下降了，這是最後一個冰期結束時的一個溫暖時期，這表明巨型動物的損失可能是錯開的；
草本植物（草本開花植物）跟草類一起構成了猛獁象草原生態系統的一個重要組成部分；
有一個一致的訊號表明，在全新世，即在它們從化石記錄中消失7000年之後，長毛猛獁象和育空馬仍然存在。
當跟其他記錄配對時，研究人員的遺傳學重建表明，最後一個冰川期的過渡可能比單單有日期的骨頭所顯示的要長。
跟人類一起的猛獁象
研究資料表明，馬和猛獁象可能一直存在於克朗代克地區，直到約9000年前--也許最近在5700年前，比它們從當地化石記錄中消失的時間要長7000年。然而，古代環境的DNA有可能在侵蝕和重新沉積中倖存下來，這可能會混合不同時期的遺傳訊號。
直到最近，還沒有證據表明猛獁象可以生存到全新世中期。但現在的研究表明，猛獁象在北極島嶼上一直生存到5500年和4000年前。
哥本哈根地理遺傳學中心的研究人員發現了馬和猛獁象在阿拉斯加晚期生存的證據，且一直到最近7900年前。他們還發現了猛獁象最近在3900年前在西伯利亞生存的證據，同時還有至少9800年前的毛犀牛。
被認為在更新世期間已經消失並被美洲野牛所取代的草原野牛同樣被發現甚至在最近可能只有400年前還生存著。研究人員能在相同的沉積物樣本中觀察到毛猛獁象和草原野牛的不同遺傳品系，這表明這些動物可能有不同的種群生活在同一地區。
越來越多的證據表明，許多冰河時代的巨型動物可能一直生存到有記載的人類歷史，在青銅時代和建築工人在埃及的金字塔上工作時在北方遊蕩。
生態歷史的基因檔案
研究古代遺傳微化石的環境DNA方法的日益成熟凸顯出沉積物中埋藏著多少資訊。
永凍土是儲存古代DNA的理想場所，但隨著這種常年冰凍的地面隨著北極的變暖而解凍和退化，儲存在其中的遺傳物質和它們曾經擁有的進化之謎也會隨之消失。
