ДНК мамонта, которой миллион лет, переписывает эволюционное древо животного

Приблизить / Бивень мамонта тает из земли в Сибири.

Древняя ДНК произвела революцию в нашем понимании эволюции человека, открыв, как популяции перемещались, взаимодействовали и познакомили нас с такими родственниками, как денисовцы, «призрачная раса», о существовании которой мы не узнали бы без открытия их ДНК. Но люди – не единственные, кто оставляет ДНК в своих костях, и те же анализы, которые сработали для людей, могут сработать для любой другой группы видов.

Сегодня мамонты находятся в центре внимания с помощью того, что кажется самой старой из когда-либо секвенированных ДНК. ДНК трех древних коренных зубов, одному из которых может быть более миллиона лет, показала, что призрачная ветвь мамонтов скрещивалась с дальними родственниками и породила мамонтов в Северной Америке.

Знакомства и генеалогическое древо мамонтов

Мамонты имеют нечто общее с людьми: как и мы, они начинали как африканцы, но распространились по большей части планеты. Распространившись намного раньше, группы мамонтов провели достаточно времени отдельно друг от друга, чтобы сформировать разные виды. После отделения от слонов мамонты сначала разделились на так называемые южные и степные виды. Позже адаптация к климату ледникового периода привела к появлению шерстистого мамонта и его родственника, североамериканского мамонта, которого назвали колумбийским мамонтом. Однако все эти виды вымерли, и единственные живые родственники – слоны.

Мы получили ДНК двух из этих видов – шерстистого мамонта и колумбийского животного. Они выявили ряд приспособлений к холодному климату и небольшую степень спаривания, поскольку шерстистые мамонты перебрались в Северную Америку и внесли небольшой вклад (около 10 процентов) в геном колумбийского населения.

Новая работа была сосредоточена на зубах мамонта, найденных в Сибири, где условия помогли сохранить останки и сохранить содержащуюся в них ДНК. Зубы происходят из слоев материала, которые, кажется, были отложены в начале последнего ледникового периода, когда предки шерстистых мамонтов должны были существовать в этом районе.

READ  Clue получает разрешение FDA на функцию цифрового контроля рождаемости

У нас нет конкретных дат для каких-либо зубов, поскольку они кажутся очень старыми для карбонизации. Вместо этого даты были выведены с использованием комбинации видов, обнаруженных в отложениях, и известного времени колебаний в направлении магнитного поля Земли. Кроме того, форма зубов дает некоторые подсказки о видах, которые они собирают, и дает дополнительную информацию о том, когда они откладываются. В целом одному зубу, вероятно, не менее полумиллиона лет, другому – около миллиона лет, а третьему – несколько старше.

Очень старый, почти геном

Ранее самая старая ДНК, взятая из останков животных, была примерно возраста самого молодого из этих образцов. Но исследователи смогли восстановить ДНК слона с каждого коренного зуба, даже если она была сильно фрагментирована, и многие отдельные основания были повреждены. Исследователям удалось выделить весь митохондриальный геном каждого из трех зубов, поскольку каждая клетка содержит множество копий этого генома в каждой из своих митохондрий. Могут быть получены только части ядерного генома – максимум около 10 процентов от одного генома, а в худшем – менее 2 процентов. (Хотя менее двух процентов по-прежнему составляют десятки миллионов с лишним оснований.)

Используя различия между ДНК слона и мамонта и допуская постоянную скорость мутаций, исследовательская группа смогла получить даты независимо от того, когда должно выжить каждое из животных, оставивших зуб. Исходя из митохондриального генома, даты были 1,6 миллиона, 1,3 миллиона и 900 тысяч лет назад. Для двух, у которых было достаточно ядерных геномов для анализа, даты были 1,3 миллиона 600 000 лет назад. Даты этих двух на основе ДНК хорошо согласуются друг с другом и историей материала, в котором они были обнаружены. Самый старый экземпляр мог быть старше, чем обнаруженные в нем отложения, и поэтому он мог быть перенесен после смерти.

READ  The first meteor shower in 2021 will illuminate the night sky on New Year's weekend

Хотя эти даты несколько неопределенны, похоже, что они ставят два образца как самые старые образцы ДНК, когда-либо полученные от животных. Это означает, что эти мамонты жили в Сибири вскоре после распространения условий ледникового периода, хотя до этого существовала явная мистическая родословная. Он также предшествовал появлению известного мамонта в Северной Америке.

По всем этим причинам геномы, вероятно, могут многое сказать об истории мамонтов.

Призрачная порода и адаптации

И они это делают. Два более молодых образца явно принадлежат к той же родословной, которая в конечном итоге произвела шерстяного мамонта, хотя они явно предшествуют более новым образцам, которые дали более полные геномы. Но самый старый, с места под названием Крестовка, кажется, принадлежит к совершенно другой породе. Хотя он связан с ветвью шерстистого мамонта, он явно отошел от нее, и анализ показывает, что раскол произошел не менее 1,8 миллиона лет назад.

У Крестовки также нет прямых современных потомков, что указывает на то, что он мог умереть как отдельная демографическая группа. Но большая часть его ДНК сохранилась как часть генома мамонта Колумбии. По всей видимости, в посткрестовской родословной он породнился с предками шерстистого мамонта. В результате получилось примерно сочетание 50/50 геномов двух ветвей, потомки которых мигрировали в Северную Америку и сформировали гигантское население Колумбии. Только спустя много времени после этого она встретила внуков, которые теперь представляли собой отдельную мистическую группу мамонтов, когда они перебрались в Северную Америку.

Эти животные также хорошо приспособились к холоду, как и их потомки, шерстистый мамонт. Исследователи выявили 5600 случаев, когда белки генома мамонта отличались от белков слонов. Древние мамонты уже переняли более 85 процентов этих изменений, включая те, которые связаны с ростом волос, отложениями жира, температурным зондированием и работой с дневными и ночными циклами.

READ  Da Vinci's painting "Salvatore Mundi" was found stolen from the Cathedral of Naples in a local apartment

Другими словами, эти существа могли быть очень похожи на шерстистых мамонтов, даже если бы они были из популяции, которая все еще была частью более крупной группы предков мамонтов, живших в то время в Сибири.

Мамонты могут быть относительно редким заболеванием, поскольку у нас есть много их останков, и они жили в той части мира, где условия для сохранения ДНК превосходны. Но у них также, вероятно, будет долгое поколение, поэтому они претерпевали изменения в популяции гораздо более постепенными темпами, чем многие другие виды.

Хотя получение ДНК такого возраста является редкостью, нам может не понадобиться древняя ДНК для получения ценной информации о том, как этот вид появился вокруг нас. Если судить по нам и мамонтам, просмотр этих дат может преподнести много сюрпризов.

Умеренная природаDOI: 2021. 10.1038 / s41586-021-03224-9 (О DOI).

Akilina Vasilieva

Тонко обаятельный исследователь. Коммуникатор. Аналитик. Хипстерский энтузиаст путешествий. Интроверт

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *