Senovės DNR rodo, kad vilnoniai mamutai žemėje klajojo neseniai, nei manyta anksčiau.

Senovės DNR rodo, kad vilnoniai mamutai žemėje klajojo neseniai, nei manyta anksčiau.

2010 m. Albertos universiteto komanda iš aukso kasyklų Klondaiko regione centrinėje Jukono dalyje surinko mažas amžinojo įšalo nuosėdų šerdis. Jie buvo šaldytuve, kol McMaster senovės DNR centro paleogenetika 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, kurie toje aplinkoje gyveno daugiau nei tūkstantmetį. Šios genetinės mikrofosilijos yra kilę iš visų ekosistemos komponentų, įskaitant bakterijas, grybus, augalus ir gyvūnus, ir tarnauja kaip seniai prarastos ekosistemos, tokios kaip išnykusi mamuto stepė, laiko kapsulė maždaug prieš 13 000 metų.

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

Dabar galime panaudoti aplinkos DNR, kad padėtume užpildyti spragas, dėl kurių kilo ši diskusija.

Senovės DNR, pažangiausia technologija

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

Doktorantūros studijoms priklausiau komandai, kuri sukūrė naują techniką, skirtą mažiems senovės DNR fragmentams iš nuosėdų išgauti, izoliuoti, sekti ir identifikuoti.

Mes išanalizavome šiuos DNR fragmentus, kad galėtume stebėti augalų ir gyvūnų, gyvenusių centrinėje Jukone per pastaruosius 30 000 metų, mutantus. Mes radome įrodymų, kad mamutai ir vilnoniai arkliai išgyveno Klondaiko regione, maždaug 3000 metų vėliau nei tikėtasi.

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

Naudodami dabartines technologijas negalime tik nustatyti, iš kurio organizmo atsirado genetinių mikrofosilijų rinkinys. Bet mes taip pat galėjome surinkti tuos fragmentus į genomus, kad galėtume ištirti jų evoliucijos istoriją – tik iš nuosėdų.

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

Didžiulis aplinkos pasikeitimas

Pleistoceno ir holoceno perėjimas, įvykęs maždaug prieš 11 700 metų, buvo didžiulių pokyčių laikotarpis visame pasaulyje. Rytinėje Beringijoje (buvęs Eurazijos sausumos tiltas ir neledyniniai Jukono ir Aliaskos regionai) šiuo laikotarpiu žlugo mamuto stepių biomas ir laipsniškai jį pakeitė borealinis miškas, kaip ir mes jį žinome šiandien.

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

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

Taip pat galime stebėti, kaip ekosistema pasikeitė augant miško medžiams maždaug prieš 13 500 metų ir kaip tai koreliavo su vilnonių mamutų, arklių ir stepių bizonų DNR sumažėjimu. Turėdami daug duomenų, pastebėjome keturis pagrindinius rezultatus.

  1. Signalas tarp vietovių buvo stebėtinai nuoseklus, o tai rodo, kad mūsų duomenys atspindi ekologines regiono tendencijas.

  2. Mamutų vilnos mažėjo prieš Bølling-Allerød atšilimą, šiltą laikotarpį paskutinio ledynmečio pabaigoje, o tai rodo, kad megafaunos nuostoliai galėjo būti įveikti.

  3. Žoliniai žydintys augalai yra svarbi mamuto-stepių ekosistemos su žole sudedamoji dalis.

  4. Yra nuoseklus vilnonių mamutų ir Jukono arklių išlikimo požymis holocene iki 7000 metų po jų išnykimo iš iškastinių įrašų.

Palyginkite arklių genomus, rekonstruotus iš nuosėdų ir kaulų
Evoliucinis medis, parodantis arklių ir jų giminaičių vietą ir ryšį su genomais, rekonstruotais iš kaulų ir nuosėdų.
(Tyleris J.Murchie), Autorius pateikė

Suporavus su kitais įrašais, mūsų genetinės rekonstrukcijos rodo, kad perėjimas nuo paskutinio ledynmečio galėjo būti ilgesnis, nei tik pasiūlė datuotas kaulas.

Pavyzdžiui, mamutų gausa vietinėje populiacijoje galėjo sumažėti tūkstančius metų prieš kitą megafauną, o tai gali būti koreliuojama su pirmaisiais prieštaringais žmonių buvimo šioje srityje įrodymais. Be to, nepaisant aplinkos pokyčių, ganomi gyvūnai tūkstančius metų galėjo išlikti prieglaudose (buveinėse, kurios palaiko izoliuotos populiacijos egzistavimą).

Vilnonis mamutas šalia žmogaus

Mūsų duomenys rodo, kad arkliai ir vilnoniai mamutai išliko Klondike maždaug prieš 9000 metų, o gal ir iki 5700 metų, išgyvendami tariamą jų išnykimą iš vietinių iškastinių įrašų prieš 7000 metų. Tačiau senovės aplinkos DNR gali išgyventi eroziją ir pakartotinį nusėdimą, dėl kurio gali būti sumaišyti skirtingų laikotarpių genetiniai signalai, todėl mūsų interpretacijose reikia tam tikro atsargumo.

Dar visai neseniai nebuvo įrodymų, kad mamutas išgyveno holoceno viduryje. Tačiau dabar tyrimai parodė, kad mamutai Arkties salose išgyveno iki 5500–4000 metų.

GeoGenetikos centro Kopenhagoje tyrėjai rado įrodymų, kad žirgai ir mamutai išgyveno Aliaskoje dar prieš 7900 metų. Jie taip pat rado įrodymų, kad prieš 3900 metų Sibire, šalia vilnonio raganosio, mažiausiai prieš 9800 metų išgyveno mamutai.

Taip pat buvo nustatyta, kad stepių stumbrai, kurie, kaip manoma, išnyko ir pleistoceno metu buvo pakeisti Amerikos stumbrais, išgyveno dar visai neseniai, gal tik prieš 400 metų. Galime stebėti, kad tuose pačiuose nuosėdų mėginiuose yra skirtingų vilnonių žinduolių ir stepių bizonų genetinių linijų, o tai rodo, kad greičiausiai toje pačioje vietovėje gyveno skirtingos šių gyvūnų populiacijos.

Vis daugėja įrodymų, kad daugelis ledynmečio megafaunos tikriausiai gerai išgyveno užfiksuotoje žmonijos istorijoje, klajodamos po šiaurę bronzos amžiuje ir statytojams dirbdamos prie Egipto piramidžių.

vilnonio raganosio iliustracija
Danijos mokslininkai aptiko vilnonių raganosių, išgyvenusių Sibire mažiausiai prieš 9800 metų, įrodymų.
(„Shutterstock“)

Mūsų ekologinės praeities genetiniai archyvai

Augantis aplinkos DNR metodų, skirtų tirti senovės genetines mikrofosilijas, sudėtingumas 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 ir viduje išsaugota genetinė medžiaga bei kažkada turėtos evoliucinės paslaptys.

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

Leave a Comment

Your email address will not be published.