Gennembruddet lå i erkendelsen af, at de geologiske lag rummer bevaret – om end fragmenteret – miljø-DNA (eDNA) fra fortidens økosystemer, også kendt som fossilt DNA. Miljø-DNA er mikroskopiske DNA-rester fra dyr og planter, som afsættes i jord, vand og is gennem afføring, hår, pollen eller dødt væv.

Under de rette betingelser kan disse rester bevares i meget lang tid, så jordlagene fungerer som genetiske arkiver over økosystemernes udvikling over tid. Ved at analysere DNA-fragmenterne kan forskere se, hvilke arter der tidligere har levet et sted. Finder man for eksempel mammut-DNA i en jordprøve, er det et sikkert tegn på, at mammutter engang har levet netop dér.

I de første studier fra 2003 demonstrerede Willerslevs forskerhold, at fossilt DNA ikke kun kan påvise, at dyr har været til stede i et område, men også bruges til at identificere, hvilke arter der var tale om.

I Sibirien kunne forskerne dokumentere tilstedeværelsen af mammutter, moskusokser, bisoner og steppeheste for omkring 10.000 år siden.

Senere fandt hans laboratorium mammut-DNA i op mod 3.900 år gamle prøver. Det viste, at mammutter havde overlevet langt længere i området, end man tidligere havde troet ud fra fossile fund alene. Indtil da var den videnskabelige konsensus, at de var uddøde for omkring 10.000 år siden.

Disse tidlige opdagelser ændrede markant forskernes mulighed for at rekonstruere tidligere økosystemer. I stedet for kun at basere sig på traditionelle spor som knogler og pollen kunne man nu inddrage de genetiske rester i jorden og dermed få adgang til et langt bredere udsnit af fortidens liv.

Det åbnede for mere helhedsorienterede rekonstruktioner af landskaber og artsfællesskaber – også dér, hvor traditionelle fund er sparsomme. Siden er analyserne blevet stadigt mere præcise og anvendt på prøver fra søbund, huler og havbund, hvilket har udvidet både den geografiske og tidsmæssige rækkevidde betydeligt.

Willerslevs forskning har også haft stor betydning for forståelsen af menneskets vandringer. Analyser af oldgammelt DNA har vist, at de første mennesker nåede Nordamerika tidligere end hidtil antaget, sandsynligvis via en kystnær rute langs Stillehavet. Andre studier har desuden vist, at nutidens inuitter ikke nedstammer fra de første mennesker i Arktis, men fra en senere indvandringsbølge.

I Australien har Willerslevs forskning dokumenteret, at oprindelige folk har levet på kontinentet i mindst 50.000 år. Resultaterne har givet oprindelige befolkninger ny vægt i debatten om deres historiske tilstedeværelse og har ændret centrale forestillinger om menneskets globale udbredelse.

Et andet opsigtsvækkende resultat kom i 2022, da Willerslev og hans kolleger udvandt fossilt DNA fra to millioner år gammelt sediment i det nordlige Grønland. Analyserne viste, at området dengang var dækket af skov og havde et dyreliv med blandt andet mastodonter. Fundet rykkede endnu en gang grænsen for, hvor gammelt DNA kan være, og gav ny viden om Jordens klima i en varmere fortid.

I dag bruges miljø-DNA ikke kun til at forstå fortiden, men også til at overvåge nutidens natur. Metoden anvendes til at kortlægge truede arter, følge invasive arters spredning og overvåge økosystemer næsten i realtid. Det har givet forskere og myndigheder et præcist og effektivt redskab til naturforvaltning.

Samtidig er miljø-DNA omdrejningspunktet for Willerslevs nyeste forskningscenter AEGIS, som undersøger genetiske tilpasninger og samspil i landbrugsøkosystemer. Målet er at styrke fremtidens fødevaresikkerhed i en verden præget af klimaforandringer.

Kapitlet er skrevet af Kristian Sjøgren.