Senovės DNR paneigia seną teoriją apie mamutų išnykimą

Senovės DNR paneigia seną teoriją apie mamutų išnykimą

2010 m. Albertos universiteto komanda iš aukso kasyklų Klondaiko regione centrinėje Jukono dalyje surinko mažas amžinojo įšalo nuosėdų šerdis. Jie buvo laikomi šaldytuve, kol McMaster senovės DNR centro paleogenetikai pritaikė naujus genomikos metodus, kad geriau suprastų visuotinį megafaunos išnykimą, kurio kulminacija Šiaurės Amerikoje buvo maždaug prieš 12 700 metų.

Šiuose mažuose nuosėdų mėginiuose yra didžiulė senovės aplinkos DNR iš daugybės augalų ir gyvūnų, gyvenusių toje aplinkoje tūkstantmečius. Šios genetinės mikrofosilijos atsirado iš visų ekosistemos komponentų, įskaitant bakterijas, grybus, augalus ir gyvūnus, ir yra laiko kapsulė seniai prarastoms ekosistemoms, tokioms kaip mamuto stepė, kuri išnyko maždaug prieš 13 000 metų.

Kaip tiksliai šios ekosistemos taip smarkiai pasikeitė ir kodėl šis pokytis, atrodo, labiausiai paveikė didelius gyvūnus, buvo aktyvi mokslinių diskusijų sritis nuo XVIII a.

Dabar galime panaudoti aplinkos DNR, kad padėtume užpildyti spragas, kurios paskatino šias diskusijas.

Senovės DNR, pažangiausios technologijos

Bakterijų, grybelių ir neidentifikuojama DNR sudaro daugiau nei 99,99 procentus aplinkos mėginio. Mūsų atveju norėjome būdo, kaip selektyviai atgauti daug mažesnę senovės augalų ir gyvūnų DNR dalį, kuri padėtų mums geriau suprasti mamuto-stepių ekosistemos žlugimą.

Doktorantūros studijoms priklausiau komandai, kuri sukūrė naują metodą, skirtą išgauti, išskirti, sekti ir identifikuoti mažyčius senovės DNR fragmentus iš nuosėdų.

Išanalizavome šiuos DNR fragmentus, kad galėtume stebėti besikeičiančius augalų ir gyvūnų, gyvenusių Jukono centre per pastaruosius 30 000 metų, skaičių. Mes radome įrodymų, kad vilnoniai mamutai ir arkliai vėlai išgyveno Klondaiko regione, maždaug 3000 metų vėliau nei tikėtasi.

Tada išplėtėme savo analizę, įtraukdami 21 anksčiau surinktą amžinojo įšalo šerdį iš keturių Klondike regiono vietų, kurios datuojamos prieš 4000–30 000 metų.

Naudodami dabartines technologijas galime ne tik nustatyti, iš kurių organizmų atsirado genetinių mikrofosilijų rinkinys. Tačiau mes taip pat galėjome iš naujo surinkti tuos fragmentus į genomus, kad ištirtume jų evoliucijos istorijas – tik iš nuosėdų.

Datuotų kaulų, senovės aplinkos DNR ir archeologinių vietovių Jukone ir Aliaskoje sintezė.(Tyleris J. Murchie)

Pleistoceno aplinkos kaita

Pleistoceno ir holoceno perėjimas, įvykęs maždaug prieš 11 700 metų, buvo didžiulių pokyčių laikotarpis visame pasaulyje. Rytinėje Beringijoje (buvusiame Eurazijos sausumos tilte ir neapledėjusiuose Jukono bei Aliaskos regionuose) šiuo laikotarpiu žlugo mamuto-stepių biomas ir palaipsniui jį pakeitė borealinis miškas, kaip žinome šiandien.

Dėl to buvo prarasti legendiniai ledynmečio megažolėdžiai gyvūnai, tokie kaip vilnonis mamutas, Jukono arklys ir stepių bizonai, taip pat plėšrūnai, tokie kaip amerikietiška katė ir Beringinis liūtas, ir daugelis kitų.

Mes radome senovės aplinkos DNR iš įvairios senovės faunos, įskaitant vilnonius mamutus, arklius, stepių bizonus, karibus, graužikus, paukščius ir daugelį kitų gyvūnų.

Taip pat galėjome stebėti, kaip pasikeitė ekosistemos, augant sumedėjusiems krūmams maždaug prieš 13 500 metų, ir kaip tai koreliavo su vilnonių mamutų, arklių ir stepių bizonų DNR sumažėjimu. Turėdami šį nepaprastai turtingą duomenų rinkinį, pastebėjome keturias pagrindines išvadas:

  1. Signalas tarp vietovių buvo stebėtinai nuoseklus, o tai rodo, kad mūsų duomenys reprezentavo ekologines regiono tendencijas.
  2. Vilnonių mamutų DNR mažėja prieš Bølling – Allerød atšilimą, šiltą laikotarpį paskutinio ledynmečio pabaigoje, o tai rodo, kad megafaunos nuostoliai galėjo būti stulbinantys.
  3. Žoliniai žydintys augalai kartu su žolėmis sudaro svarbią mamuto-stepių ekosistemos dalį.
  4. Yra nuoseklus signalas apie vilnonių mamutų ir Jukono arklių išlikimą holocene, praėjus net 7000 metų po jų išnykimo iš iškastinių įrašų.

Evoliucinis medis, parodantis arklių ir jų giminaičių vietą ir ryšį su genomais, rekonstruotais iš kaulų ir nuosėdų.(Tyler J.Murchie), pateikė autorius

Suporavus su kitais įrašais, mūsų genetinės rekonstrukcijos rodo, kad perėjimas iš paskutiniojo ledynmečio galėjo būti ilgesnis, nei rodo vien datuoti kaulai.

Pavyzdžiui, mamutai galėjo sumažėti vietinės populiacijos gausa tūkstančius metų anksčiau nei kitos megafaunos, o tai galimai siejasi su pirmaisiais prieštaringais žmonių buvimo šioje srityje įrodymais. Be to, pievose ganomi gyvūnai tūkstančius metų galėjo išlikti prieglobstyje (buveinėse, kurios palaiko izoliuotos populiacijos egzistavimą), nepaisant aplinkos pokyčių.

Vilnoniai mamutai kartu su žmonėmis

Mūsų duomenys rodo, kad arkliai ir vilnoniai mamutai galėjo išlikti Klondike maždaug prieš 9000 metų ir galbūt net prieš 5700 metų, 7000 metų pralenkdami savo tariamą išnykimą iš vietinių iškastinių įrašų. Tačiau senovės aplinkos DNR gali išgyventi dėl erozijos ir pakartotinio nusėdimo, o tai gali sumaišyti skirtingų laikotarpių genetinius signalus, todėl interpretuojant reikia būti atsargiems.

Iki šiol nebuvo jokių įrodymų, kad mamutas išgyveno holoceno viduryje. Tačiau dabar tyrimai parodė, kad mamutai Arkties salose išgyveno prieš 5500 ir 4000 metų.

GeoGenetikos centro Kopenhagoje tyrėjai rado įrodymų, kad arkliai ir mamutai Aliaskoje išgyveno dar prieš 7900 metų. Jie taip pat rado įrodymų, kad mamutai išgyveno dar prieš 3900 metų Sibire, kartu su vilnoniais raganosiais mažiausiai prieš 9800 metų.

Stepių stumbrai, kurie, kaip manoma, pleistoceno laikotarpiu išnyko ir buvo pakeisti Amerikos stumbrais, taip pat buvo išlikę net prieš 400 metų. Tuose pačiuose nuosėdų mėginiuose galėjome stebėti skirtingų genetinių genetinių linijų buvimą tiek vilnonių mamutų, tiek stepių bizonų, o tai rodo, kad toje pačioje vietovėje greičiausiai gyveno skirtingos šių gyvūnų populiacijos.

Vis daugėja įrodymų, kad daugelis ledynmečio megafaunos tikriausiai išliko per įrašytą žmonijos istoriją, klajodamos į šiaurę bronzos amžiuje ir kol statybininkai dirbo prie Egipto piramidžių.

Danijos mokslininkai rado įrodymų, kad Sibire išgyveno vilnoniai raganosiai mažiausiai prieš 9800 metų.(„Shutterstock“)

Mūsų ekologinės praeities genetiniai archyvai

Vis labiau tobulėjantys aplinkos DNR metodai, skirti tirti senovės genetines mikrofosilijas, išryškina, kiek informacijos yra palaidota nuosėdose.

Amžinasis įšalas idealiai tinka išsaugoti senovės DNR, tačiau ši amžinai sušalusi žemė atitirpsta ir nyksta dėl Arkties atšilimo, taip pat bus išsaugota genetinė medžiaga ir jos kažkada saugomos evoliucinės paslaptys.

Paleogenetikos pažanga ir toliau stumia ribas to, kas kadaise buvo priskirta mokslinei fantastikai. Kas žino, kokia neatrasta evoliucinė informacija lieka užšaldyta paprastose nuosėdose, paslėpta senovės DNR mikrofosilijose?

Šis straipsnis iš pradžių buvo paskelbtas Pokalbis pateikė Taileris J. Murchie McMaster universitete. Skaityti originalus straipsnis čia.

Leave a Comment

Your email address will not be published.