ДНК прадавніх мамонтів: Розшифровано мільйон років еволюції

Розшифровка генетичного коду давно вимерлих видів відкриває унікальне вікно в минуле, дозволяючи вченим відстежувати еволюційні шляхи та демографічні зміни, що відбувалися сотні тисяч і навіть мільйони років тому. Нещодавнє дослідження міжнародної групи вчених зробило значний внесок у наше розуміння еволюційної історії мамонтів (Mammuthus spp.), проаналізувавши десятки нових мітохондріальних геномів цих величних тварин льодовикового періоду.

Дослідники успішно виділили та проаналізували 34 нових мітохондріальних геноми (мітогеноми) мамонтів, що є значним поповненням до вже існуючої бази даних. Особливу цінність становлять зразки, що походять з глибокого минулого: два з них належать до Раннього Плейстоцену (період від 2,6 мільйона до 780 тисяч років тому), а дев'ять — до Середнього Плейстоцену (від 780 тисяч до 126 тисяч років тому). Ці прадавні зразки були знайдені на території Сибіру та Північної Америки, ключових регіонів для розуміння поширення та еволюції мамонтів.

Вивчення ДНК з таких давніх періодів є надзвичайно складним завданням через деградацію генетичного матеріалу з часом. Доступ до ДНК «глибокого часу» обмежений, і лише кілька попередніх досліджень змогли отримати повні геномні дані або повні мітогеноми з подібних зразків. Мітохондріальна ДНК, що успадковується по материнській лінії і міститься в клітинних органелах мітохондріях, присутня в клітині у значно більшій кількості копій, ніж ядерна ДНК, що робить її виділення з давніх решток дещо легшим і дозволяє відстежувати певні еволюційні лінії.

Одним із ключових результатів дослідження стало виявлення найдавнішої відомої ДНК мамонта на території Північної Америки. Цей генетичний матеріал було виділено зі зразка, знайденого в районі річки Олд Кроу на території Юкон, Канада, вік якого оцінюється приблизно в 200 000 років. Ця знахідка допомагає краще зрозуміти час та шляхи міграції мамонтів на американський континент.

Загалом, отримані результати підтверджують та розширюють висновки попередніх досліджень, зокрема новаторської роботи тієї ж дослідницької групи, яка раніше повідомила про розшифровку геномів мамонтів віком понад мільйон років. Нові дані переконливо демонструють, що мамонти, які жили близько мільйона років тому, генетично значно відрізнялися від пізніших представників роду Mammuthus, таких як добре відомий шерстистий мамонт (Mammuthus primigenius). Це вказує на значні еволюційні зміни та події видоутворення, що відбувалися протягом Плейстоцену.

«Наш аналіз надає безпрецедентний погляд на те, як основні демографічні події глибокого часу могли формувати генетичне різноманіття мамонтів протягом мільйона років», — зазначив доктор Х. Каміло Чакон-Дуке, дослідник зі Стокгольмського університету та один з авторів дослідження.

Порівнюючи 34 нових мітогеноми з понад 200 раніше опублікованими, вчені змогли виявити цікаві закономірності. Виявилося, що ключові події диверсифікації (розходження) різних ліній мамонтів, схоже, збігаються в часі з добре описаними палеоекологами та геологами демографічними змінами, що відбувалися в Ранньому та Середньому Плейстоцені. Ці зміни могли бути пов'язані з кліматичними коливаннями, змінами рослинності та міграціями. Результати дослідження підтверджують гіпотезу про давнє сибірське походження основних еволюційних ліній мамонтів і показують, як зміни в динаміці популяцій (періоди розширення ареалу та скорочення чисельності) могли сприяти поширенню або зникненню окремих генетичних клад (груп споріднених організмів).

Доктор Джессіка А. Томас Торп, дослідниця з Інституту геному Wellcome Sanger, підкреслила важливість аналізу саме мітохондріальної ДНК: «З постійним здешевленням технологій секвенування, про мітогеноми дещо забули. Однак наше дослідження показує, що вони залишаються критично важливими для еволюційної біології, оскільки вони більш численні [в клітині], ніж ядерна ДНК».

Окрім суто палеонтологічних та еволюційних висновків щодо мамонтів, ця робота також сприяє розвитку методології досліджень давньої ДНК загалом. Вчені розробили та застосували вдосконалену систему датування за допомогою «молекулярного годинника». Цей метод використовує швидкість накопичення мутацій у ДНК для оцінки часу розходження еволюційних ліній або віку зразків. Новий підхід дозволяє точніше оцінювати вік зразків, що виходять за межі можливостей традиційного радіовуглецевого датування (який ефективний лише для зразків віком до приблизно 50 000 років). Це методологічне вдосконалення надає потужний інструмент для майбутніх досліджень еволюції вимерлих видів та видів, що перебувають під загрозою зникнення.

«Ці результати доповнюють нашу попередню роботу, де ми вперше повідомили про геноми віком мільйон років», — сказав професор Лав Дален, дослідник зі Стокгольмського університету та керівник проєкту. «Я дуже радий, що тепер ми маємо генетичні дані з набагато більшої кількості зразків мамонтів, зібраних протягом останнього мільйона років, що допомагає нам зрозуміти, як змінювалося різноманіття мамонтів з часом».