Слушать новости
Телеграм: @gazetaru
Мамонты раздвоились

Две филогенетические линии сибирских мамонтов вымирали по очереди

ВВС
Генетический анализ выявил среди внешне неотличимых сибирских мамонтов две чёткие ветви. Мамонты одной из них гуляли по всей Сибири, а другой — по какой-то причине не покидали междуречье Лены и Колымы. Возможно, такая ограниченность ареала и привела к тому, что вымерли эти мамонты первыми.

Сейчас уже мало у кого остаются сомнения в том, что человечество нанесло решающий удар по мамонтам, истребив их популяции на корню примерно шесть тысяч лет назад. Мамонты употреблялись в пищу, их шкуры и кости служили строительным материалом для жилищ и материалом для одежды наших далеких предков. По мнению палеонтологов, теперь пришла пора воздать этим животным дань уважения и рассказать современникам о том, как жили и как развивались популяции мамонтов, каково было их разнообразие, и как они осваивали территории.

В этой работе большим подспорьем в последнее время становятся новейшие методы генетического анализа. Успешно продемонстрировав свои возможности в анализе исторических процессов, сопровождавших развитие человеческой цивилизации, они в перспективе позволят взглянуть и на эволюцию вымерших видов совершенно по-новому вооруженным взглядом.

Статья, опубликованная в последнем номере Proceedings of the National Academy of Sciences, описывает пять расшифрованных митохондриальных последовательностей ДНК (мтДНК), извлеченных из шерсти сибирских мамонтов. Кроме того, ключевые авторы публикации, Томас Гилберт, Вебб Миллер и Стефан Шустер, все сотрудники Пенсильванского университета в США, провели сравнительный анализ этих пяти новых полностью расшифрованных мтДНК с тринадцатью, опубликованными ранее, и, таким образом, положили начало кропотливой работе по изучению истории эволюции мамонтов с генетических позиций науки.

Ископаемые образцы животных и даже их фекалии уже не раз служили источником генетического материала, однако в очень редких случаях подобные образцы позволяют расшифровать наследственную цепочку полностью. Мамонты в этом плане исключительно удобны, так как их останки чаще всего находят в слоях вечной мерзлоты, где холод задерживает разрушение тканей.

Самым важным выводом публикации является выявление двух филогенетических ветвей сибирских мамонтов.

Эти две ветви демонстрируют существенные различия в структуре мтДНК, начало формирования которых было положено задолго до завершения истории этих шерстяных великанов – около одного—двух миллионов лет назад. Такая неточность генетической датировки обусловлена сильной зависимостью результатов от калибровки метода и отсутствием на данный момент живого эталонного образца сравнения.

Такая долгая история развития различий в мтДНК сибирских мамонтов очень удивила ученых, так как никаких внешних морфологических проявлений не получила. Таким образом, ученые заключают существование на территории Сибири в течение очень длительного промежутка времени двух так называемых симпатрических популяций мамонтов, занимавших, по сути, один и тот же природный ареал, но не скрещивавшихся в ходе размножения.

При этом любопытно, что первая, более многочисленная филогенетическая ветвь занимала очень большие территориальные просторы Берингии — таким термином палеонтологи обозначают обширные территории Северо-Восточной Сибири, Чукотки и Аляски. Вторая филогенетическая ветвь, представленная на сегодняшний день всего тремя полностью расшифрованными мтДНК и девятью частично раскодированными, относится к мамонтам, обитавшим в пределах водораздела рек Лены и Колымы.

Радиоуглеродный анализ показал, что вторая, ограниченная в пространстве филогенетическая ветвь мамонтов просуществовала на несколько десятков тысяч лет меньше первой.

Это обстоятельство навело палеонтологов на размышления. Суть их сводится к выяснению причины возникновения значительных генетических различий между двумя линиями мамонтов, а также попытке понять, явились ли эти различия причиной более раннего исчезновения этих мамонтов с лица Земли, или же вымирание произошло по независящим от них причинам.

Тот факт, что две филогенетические линии относятся к одному и тому же виду сибирских мамонтов, ученые не подвергают сомнению, так как морфологические различия между образцами ископаемых животных обнаружены не были. Потому гипотезу о том, что асинхронное вымирание двух линий вида произошло из-за репродуктивной изолированности этих групп друг от друга, ученые сразу отвергли.

Правдоподобной выглядела гипотеза о том, что первая линия мамонтов имела некие генетические преимущества в мтДНК по сравнению со второй. А потому вымирание мамонтов, принадлежавших ко второй ветви, могло произойти просто под давлением естественного отбора.

Ученые не поленились проверить этот сценарий развития событий; для этого у них оказалось все, что нужно.

Различия мтДНК определяют и отличия в строении белков, кодируемых этой последовательностью. Таким образом учёные попытались найти отличия в составе аминокислот по-разному кодируемых белков и оценить влияние этой замены на функциональные свойства молекул. Найти удалось не десять, а 31 отличие в аминокислотах между первой и второй линией мамонтов.

Однако белки с заменёнными аминокислотами оказались очень близкими гомологами исходных, практически не отличаясь от них структурой.

В структуре белковых глобул, воссозданной с помощью моделирования, эти аминокислоты занимают место на внешней стороне свернутой молекулы или в петлевых её участках, не оказывая таким образом практически никакого влияния на работу молекул. Таким образом, если естественный отбор и привел к вымиранию второй филогенетической ветви мамонтов, на основе мтДНК его выявить не удалось.

Генетический дрейф

процесс изменения частоты проявления тех или иных аллелей генов, которая в нормальных условиях (большая чисенность особей, большой ареал обитания) контролируется только законами случая. В пределе генетический дрейф может привести к полному вытеснению отдельных аллелей из процесса репродукции и передаче наследственной информации.

Наиболее вероятным представляется вымирание мамонтов второй филогенетической группы в результате географической ограниченности их ареала. Учёные уже давно установили, что такая ограниченность делает популяцию – особенно для крупных животных – более уязвимой. Таким образом мог сформироваться уже знакомый по исследованиям человеческого генома эффект бутылочного горлышка, «узкого места», который в случае мамонтов привел и к выраженному генетическому дрейфу, и, скорее всего, к вымиранию.

Впрочем, все эти предположения пока остаются гипотезами, а ученых ждет дальнейшая работа по поиску новых источников генетического материала, археологических свидетельств и совершенствованию генетических методов анализа, способных рассказать историю жизни косматых гигантов плейстоцена.