Много тысяч лет назад на месте нынешнего Международного аэропорта имени Фелипе Анхелеса в Мехико располагалось озеро Сальтокан. Вблизи него обитали многочисленные представители мегафауны ледникового периода: гигантские ленивцы, саблезубые кошки и мамонты. Для последних озеро стало одновременно источником воды и ловушкой — они застревали в илистых отложениях и погибали.
Долгое время палеонтологи полагали, что все мамонты, обитавшие на территории Северной и Центральной Америки, относились к одному виду — колумбийскому мамонту (Mammuthus columbi). Считалось, что этот вид сформировался примерно от 800 до 400 тысяч лет назад на просторах Евразии. Ученые предполагали, что колумбийский мамонт появился в результате скрещивания двух других видов: шерстистого (Mammuthus primigenius) и степного (Mammuthus trogontherii) мамонтов. Оттуда предки колумбийских мамонтов перебрались по Берингову перешейку в Америку и заселили континент.
Авторы предыдущих генетических исследований подтверждали эту гипотезу. Однако в ней был пробел. Палеонтологи получали ДНК колумбийских мамонтов в основном из костей, найденных в холодных районах — в Канаде и на севере США. Там мерзлота отлично сохраняла материал. А вот в Мексике было иначе: тепло и влага разрушали ДНК, поэтому почти не удавалось извлечь пригодные образцы. Из-за этого картина происхождения мамонтов в Америке оставалась неполной.
В 2019 году в Мехико началось масштабное строительство Международного аэропорта имени Фелипе Анхелеса. Во время работ обнажилось дно древнего озера Сальтокан, а вместе с ним кости доисторических животных. Палеонтологи обнаружили останки как минимум 110 мамонтов — беспрецедентная находка для всего региона.
Ученые предположили, что останки принадлежат колумбийскому мамонту. Чтобы убедиться в этом, международная команда палеонтологов под руководством Эдуардо Арриета-Донато (Eduardo Arrieta-Donato) из Национального автономного университета Мексики взялась за сложнейшую задачу — извлечь и проанализировать древнюю ДНК из мексиканских образцов. Ученые работали не только с костями, найденными во время строительства аэропорта, но и с находками, сделанными с 2016 по 2019 год в мексиканском городе Тультепек.
Теплый климат Мексики плохо сохраняет ДНК, и обычно для анализа ее просто не хватает. Поэтому ученые применили другой подход — вместо того чтобы пытаться выделить ядерную ДНК, они сосредоточились на митохондриальной. Ее в клетках меньше, но она сохраняется дольше даже в сложных климатических условиях. У этой ДНК есть особенность — передается только от матери, то есть по ней можно проследить историю вида через женскую линию. Однако если исследовать только митохондриальную ДНК, получится неполная картина: можно проследить часть истории вида, но не все его генетическое разнообразие.
Тем не менее даже такой анализ преподнес сюрприз. Ученые выяснили, что мамонты из Мексики генетически отличались от привычных колумбийских. Их митохондриальная ДНК показала, что они принадлежали к особой ветви, которую специалисты назвали Clade 1G. Эта линия не совпадала ни с одной из известных у североамериканских мамонтов и оказалась совершенно уникальной. То есть некоторое время она существовала изолированно от северных сородичей. Более того, исследователи выяснили, что внутри этой группы царило огромное генетическое разнообразие.
Чтобы датировать находку, исследователи применили радиоуглеродный анализ. Он показал, что мамонты с уникальной митохондриальной ДНК жили и сосуществовали в период позднего плейстоцена, то есть между 40 000 и 12 700 лет назад.
Авторы новой научной работы предложили два возможных варианта, объясняющих открытие. Согласно первому, у предковых популяций шерстистого мамонта существовала генетическая структура на уровне митохондрий еще до того, как они скрестились со степным мамонтом из так называемой линии Крестовки, что и дало начало виду Mammuthus columbi.
Второй вариант — разные популяции шерстистых мамонтов скрещивались с степными из той же «линии Крестовки» в разное время, что и породило такое генетическое разнообразие. Ученые склоняются к правдоподобности первого сценария.
Открытие новой, ранее неизвестной эволюционной ветви мамонтов кардинально меняет научные представления о истории этих животных в Америке. Оказывается, их заселение континента и последующая эволюция проходили гораздо сложнее, чем считалось ранее.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science.