Το εκατομμυρίων ετών μαμούθ DNA ξαναγράφει το εξελικτικό δέντρο του ζώου

Μεγέθυνση / Ένας μαμούθ χαυλιόδοντος ξεπαγώνει από το έδαφος στη Σιβηρία.

Το αρχαίο DNA έφερε επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε την ανθρώπινη εξέλιξη, αποκαλύπτοντας πώς οι πληθυσμοί μετακινήθηκαν και αλληλεπίδρασαν και μας εισήγαγαν σε συγγενείς όπως οι Denisovans, μια «γραμμή φάντασμα» που δεν θα συνειδητοποιούσαμε ότι υπήρχε χωρίς την ανακάλυψη του DNA τους. Όμως οι άνθρωποι δεν είναι οι μόνοι που έχουν αφήσει το DNA στα οστά τους και οι ίδιες αναλύσεις που έχουν δουλέψει για τον άνθρωπο μπορούν να λειτουργήσουν για οποιαδήποτε άλλη ομάδα ειδών.

Σήμερα, τα μαμούθ παίρνουν τη σειρά τους στο προσκήνιο, βοηθούμενο από αυτό που φαίνεται να είναι το παλαιότερο DNA που έχει ακολουθηθεί ποτέ. Το DNA από τρεις αρχαίους γομφίους, ένας από τους οποίους είναι πιθανώς άνω του ενός εκατομμυρίου ετών, αποκάλυψε ότι υπάρχει μια σειρά φάντασμα από μαμούθ που έχουν διασχίσει με μακρινούς συγγενείς για να παράγουν τον μαμούθ πληθυσμό της Βόρειας Αμερικής.

Μαμούθ Γνωριμίες και Οικογενειακό Δέντρο

Τα μαμούθ μοιράζονται κάτι με τους ανθρώπους: Όπως κι εμάς, ξεκίνησαν ως αφρικανικός πληθυσμός, αλλά έχουν εξαπλωθεί σε μεγάλο μέρος του πλανήτη. Έχοντας διασκορπιστεί πολύ νωρίτερα, οι μαμούθ πληθυσμοί πέρασαν αρκετό χρόνο χωρισμένοι μεταξύ τους για να σχηματίσουν διαφορετικά είδη. Αφού χωρίστηκαν από τους ελέφαντες, τα μαμούθ χωρίστηκαν αρχικά στα λεγόμενα είδη της νότιας και της στέπας. Ακόμα αργότερα, οι προσαρμογές στα κλίματα της Εποχής του Πάγου παρήγαγαν το Woolly Mammoth και τον στενό συγγενή του, το North American Mammoth, που ονομάζεται Κολομβιανό Μαμούθ. Όλα αυτά τα είδη, ωστόσο, έχουν εξαφανιστεί και οι μόνοι συγγενείς που ζουν είναι ελέφαντες.

Λάβαμε το DNA δύο από αυτά τα είδη, τα μάλλινα και κολομβιανά μαμούθ. Αυτά αποκάλυψαν και έναν αριθμό προσαρμογών σε κρύα κλίματα και έναν μικρό βαθμό διασταύρωσης, καθώς τα μάλλινα μαμούθ έφτασαν στη Βόρεια Αμερική και συνέβαλαν μια μικρή ποσότητα (περίπου 10 τοις εκατό) στο γονιδίωμα του πληθυσμού της Κολούμπια.

READ  Το φεγγάρι του Κρόνου Rhea έχει μυστηριώδες υλικό στην επιφάνειά του

Η νέα εργασία επικεντρώθηκε στα μαμούθ δόντια που βρέθηκαν στη Σιβηρία, όπου οι συνθήκες ευνόησαν τόσο τη διατήρηση των λειψάνων όσο και τη διατήρηση του DNA που περιέχουν. Τα δόντια προέρχονται από στρώματα υλικού που φαίνεται να έχουν κατατεθεί στην αρχή της πιο πρόσφατης εποχής των παγετώνων, όταν οι πρόγονοι του μάλλινου μαμούθ πληθυσμού έπρεπε να ήταν παρόντες στην περιοχή.

Δεν έχουμε συγκεκριμένες ημερομηνίες για κανένα από τα δόντια, καθώς φαίνεται να είναι πολύ παλιά για χρονολόγηση άνθρακα. Αντίθετα, οι ημερομηνίες συνήχθησαν χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό των ειδών που υπάρχουν στις εναποθέσεις και τον γνωστό χρόνο αντιστροφών στον προσανατολισμό του μαγνητικού πεδίου της Γης. Επιπλέον, το σχήμα των δοντιών δίνει κάποια ένδειξη του είδους με το οποίο συσσωρεύονται και παρέχει μια πρόσθετη ένδειξη για το πότε εναποτέθηκαν. Συνολικά, ένα δόντι είναι πιθανώς τουλάχιστον μισό εκατομμύριο ετών, άλλο περίπου ένα εκατομμύριο ετών και ένα τρίτο λίγο μεγαλύτερο.

Πολύ παλιά, σχεδόν γονιδιώματα

Προηγουμένως, το παλαιότερο DNA που ελήφθη από ζώο παραμένει σχεδόν αντίστοιχο με την ηλικία του νεότερου από αυτά τα δείγματα. Ωστόσο, οι ερευνητές κατάφεραν να ανακτήσουν το DNA που μοιάζει με ελέφαντα από κάθε έναν από τους γομφίους, παρά το γεγονός ότι ήταν πολύ κατακερματισμένοι και υπέστησαν ζημιές σε πολλές μεμονωμένες βάσεις. Οι ερευνητές μπόρεσαν να απομονώσουν το πλήρες μιτοχονδριακό γονιδίωμα για καθένα από τα τρία δόντια, επειδή κάθε κύτταρο περιέχει πολλά αντίγραφα αυτού του γονιδιώματος σε κάθε ένα από τα μιτοχόνδρια του. Ωστόσο, μόνο θραύσματα του πυρηνικού γονιδιώματος θα μπορούσαν να ληφθούν – το πολύ περίπου 10 τοις εκατό ενός γονιδιώματος και στη χειρότερη λιγότερο από 2 τοις εκατό. (Αν και λιγότερο από δύο τοις εκατό εξακολουθεί να αντιπροσωπεύει δεκάδες εκατομμύρια μεμονωμένες βάσεις.)

Χρησιμοποιώντας τις διαφορές μεταξύ του μαμούθ και του ελέφαντα DNA και υποθέτοντας έναν σταθερό ρυθμό μετάλλαξης, η ερευνητική ομάδα μπόρεσε να αποκτήσει ανεξάρτητες ημερομηνίες για τις οποίες πρέπει να έχει ζήσει καθένα από τα ζώα που άφησαν ένα δόντι. Με βάση το γονιδίωμα των μιτοχονδρίων, οι ημερομηνίες ήταν 1,6 εκατομμύρια, 1,3 εκατομμύρια και 900.000 χρόνια πριν. Για τα δύο που είχαν αρκετά πυρηνικά γονιδιώματα για ανάλυση, οι ημερομηνίες ήταν 1,3 εκατομμύρια και 600.000 χρόνια πριν. Οι ημερομηνίες που βασίζονται στο DNA αυτών των δύο ανθρώπων ευθυγραμμίστηκαν καλά μεταξύ τους και την ημερομηνία του υλικού στο οποίο βρέθηκαν. Το παλαιότερο δείγμα θα μπορούσε να είναι παλαιότερο από την κατάθεση στην οποία βρίσκεται, και ως εκ τούτου θα μπορούσε να μετακινηθεί μετά το θάνατο.

READ  Η κάμερα με δυνατότητα μεγέθυνσης του Perseverance rover ελέγχει τον κόκκινο πλανήτη - Spaceflight Now

Ενώ αυτές οι ημερομηνίες είναι αρκετά αβέβαιες, τοποθετούν με σαφήνεια δύο από τα δείγματα ως το παλαιότερο DNA που έχει ληφθεί ποτέ από ζώα. Και αυτό θα σήμαινε ότι αυτά τα μαμούθ ζούσαν στη Σιβηρία λίγο μετά τις συνθήκες της Εποχής των Παγετώνων, παρόλο που υπήρχε μια σαφής μάλλινη μαμούθ γενεαλογία. Θα προηγούσαν επίσης τη γνωστή εμφάνιση των μαμούθ στη Βόρεια Αμερική.

Για όλους αυτούς τους λόγους, τα γονιδιώματα έχουν δυνητικά πολλά να πουν για την ιστορία των μαμούθ.

Μια φανταστική γραμμή και προσαρμογές

Και το κάνουν. Τα δύο νεότερα δείγματα ανήκουν σαφώς στην ίδια γραμμή που τελικά παρήγαγε το Woolly Mammoth, αν και προηγήθηκαν σαφώς των πιο πρόσφατων δειγμάτων που απέδωσαν πληρέστερα γονιδιώματα. Αλλά το παλαιότερο, από έναν ιστότοπο που ονομάζεται Krestovka, φαίνεται να ανήκει εξ ολοκλήρου σε μια ξεχωριστή γενεαλογία. Αν και σχετίζεται με τον μαλλί μαμούθ κλάδο, ξεκάθαρα αποκλίνει από αυτό, και η ανάλυση δείχνει ότι η διάσπαση συνέβη τουλάχιστον 1,8 εκατομμύρια χρόνια πριν.

Η Krestovka επίσης δεν έχει άμεσους σύγχρονους απογόνους, γεγονός που δείχνει ότι μπορεί να πέθανε ως ξεχωριστός πληθυσμός. Αλλά μεγάλο μέρος του DNA του περιέχεται στο γονιδίωμα του μαμούθ της Κολούμπια. Προφανώς, σε κάποιο σημείο μετά το Krestovka, η γενεαλογία του διέσχισε με τους προγόνους των μάλλιων μαμούθ. Το αποτέλεσμα ήταν ένα σχεδόν 50/50 μείγμα των γονιδιωμάτων των δύο κλάδων, των οποίων οι απόγονοι μετανάστευσαν στη Βόρεια Αμερική και διαμόρφωσαν τον μαμούθ πληθυσμό της Κολούμπια. Μόλις πολύ αργότερα συνάντησε τους απογόνους, τώρα έναν ξεχωριστό πληθυσμό από μάλλινα μαμούθ, όταν ήρθαν στη Βόρεια Αμερική.

READ  Ο μοναδικός πλανήτης «super puff» είναι τόσο μεγάλος όσο ο Δίας, αλλά 10 φορές ελαφρύτερος

Αυτά τα ζώα προσαρμόστηκαν επίσης τόσο καλά στο κρύο όσο οι απόγονοί τους, τα μάλλινα μαμούθ. Οι ερευνητές εντόπισαν 5.600 περιπτώσεις όπου οι πρωτεΐνες στο γονιδίωμα του μαμούθ διέφεραν από αυτές των ελεφάντων. Τα αρχαία μαμούθ είχαν ήδη πάρει πάνω από το 85% αυτών των αλλαγών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που εμπλέκονται στην ανάπτυξη των μαλλιών, την εναπόθεση λίπους, την ανίχνευση θερμοκρασίας και τη διαχείριση του κύκλου ημέρας / νύχτας.

Με άλλα λόγια, αυτά τα πράγματα πιθανότατα μοιάζουν με μάλλινα μαμούθ, αν και ανήκαν σε έναν πληθυσμό που εξακολουθούσε να αποτελεί μέρος μιας μεγαλύτερης ομάδας μαμούθ προγόνων που ζούσαν στη Σιβηρία εκείνη την εποχή.

Τα μαμούθ μπορεί να είναι μια σχετικά σπάνια περίπτωση, καθώς έχουμε πολλά απομεινάρια τους και ζούσαν σε ένα μέρος του κόσμου όπου οι συνθήκες είναι εξαιρετικές για τη διατήρηση του DNA. Αλλά πιθανότατα είχαν επίσης μια μακρά γενιά, οπότε υπέστησαν αλλαγές πληθυσμού με πολύ πιο σταδιακό ρυθμό από πολλά άλλα είδη.

Παρόλο που η απόκτηση τέτοιου αρχαίου DNA είναι σπάνια, μπορεί να μην χρειαζόμαστε αρχαίο DNA για να αποκτήσουμε πολύτιμη εικόνα για το πώς γεννήθηκε το είδος γύρω μας. Και βασιζόμενοι σε εμάς και τους μαμούθ, το να σκάψεις αυτές τις ιστορίες μπορεί να προσφέρει πολλές εκπλήξεις.

Φύση, 2021. DOI: 10.1038 / s41586-021-03224-9 (Σχετικά με τα DOI).

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *