ДНК возрастом более миллиона лет помогла уточнить эволюцию мамонтов

Хотя теоретические модели предполагают, что макромолекула дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) способна выживать на протяжении крайне большого периода времени, до сих пор самые древние секвенированные биополимеры принадлежали лошади и датировались 780–560 тысячами лет назад. Авторам же нового исследования — специалистам в области палеогенетики из центра при Стокгольмском университете (Швеция) — удалось восстановить полногеномные данные трех образцов мамонтов из Восточной Сибири, относящихся к эпохе раннего и среднего плейстоцена. Причем двум из них насчитается порядка 1-1,2 миллиона лет, рассказывается в исследовании, опубликованном в журнале Nature.

Около миллиона лет назад еще не существовало шерстистых или колумбийских мамонтов (также известны как мамонты Колумба) — они эволюционировали примерно к 450 тысячам и 300 тысячам лет назад соответственно и были потомками древнего степного мамонта. Он обитал на территории Сибири, современных Казахстана, Ставрополья и Краснодарского края и был крупнейшим представителем хоботных, достигая в весе около десяти тонн и возвышаясь почти на пять метров. Именно его геном стал предметом исследования шведских ученых: они извлекли ДНК из зубов этих животных, которые покоились в сибирской вечной мерзлоте. Уникальность этой работы в том, что с таким древним геномом специалисты впервые имели дело.

В образцах осталось лишь незначительное количество ДНК, которая распалась на мельчайшие фрагменты. Возраст зубов определили при помощи геологических данных и так называемых молекулярных часов: оказалось, два фрагмента были старше миллиона лет, а третий датировали примерно 700 тысячами лет назад.

Самый древний экземпляр при этом насчитывал около 1,2 миллиона лет — он принадлежал к ранее неизвестной генетической линии мамонта. Ученые назвали его крестовским — по острову Крестовскому, где и обнаружили образец. Судя по всему, этот представитель семейства слоновых отделился от других сибирских мамонтов более двух миллионов лет назад.

«Все предыдущие исследования показали, что в то время в Сибири существовал только один вид мамонта — степной. Однако наши анализы ДНК выявили, что в Восточной Сибири в раннем плейстоцене были две генетические линии, которые мы назвали адычинским мамонтом и крестовским. Пока нельзя сказать наверняка, но мы предполагаем, что это два разных вида. <…> Одна из этих линий дала начало шерстистому мамонту, а другая представляет ранее неизвестную линию, которая была предком первых мамонтов, колонизировавших Северную Америку около 1,5 миллиона лет назад», — заявил ведущий автор исследования Том ван дер Валк.

По словам ученых, колумбийский мамонт из Северной Америки, населявший ее во время последнего ледникового периода, стал результатом гибридизации адычинской и крестовской линий в среднем плейстоцене с примерно равными пропорциями «примесей». «Это важное открытие. Похоже, колумбийский мамонт, один из самых знаковых видов ледникового периода Северной Америки, эволюционировал в результате гибридизации, которая произошла около 420 тысяч лет назад», — добавила соавтор работы Патриция Печнерова.

Исследование среди прочего позволило по-новому взглянуть на то, когда и насколько быстро мамонты приспосабливались к холодному климату и в какой степени эти адаптации развивались в процессе видообразования. Ученые сравнили геном адычинского мамонта с геномом одного из самых ранних известных представителей шерстистых мамонтов, живших 0,7 миллиона лет назад, а также с геномами мамонтов возрастом всего в несколько тысяч лет. 

Выяснилось, что большинство изменений, связанных с приспосабливанием к холоду у шерстистых мамонтов, — рост волос, терморегуляция, жировые отложения, циркадные ритмы — уже присутствовали у их предка, жившего миллион лет назад. «И мы не нашли доказательств того, что естественный отбор был быстрее в процессе видообразования», — заметил, в свою очередь, Дэвид Диес-дель-Молино, также участвовавший в исследовании.

Поскольку около миллиона лет назад происходили серьезные изменения климата, многие виды расселялись по земному шару, а 800 тысяч лет назад северный магнитный полюс поменялся местами с южным, полученные шведскими учеными результаты открывают дверь для множества исследований других животных, не только мамонтов. «Один из главных вопросов: как далеко мы можем уйти в прошлое? Мы еще не достигли предела. Обоснованное предположение состоит в том, что можно было бы восстановить ДНК, возраст которой составляет два миллиона лет, а возможно, даже 2,6 миллиона лет назад. Но до этого не было вечной мерзлоты, где могла бы сохраниться древняя ДНК», — добавил профессор Андерс Гетерстрём.