Ostatnia gigantyczna tajemnica: ani klimat, ludzie, ani genetyka nie wyjaśniają ich wyginięcia | Nauki

Około 9200 lat temu, kiedy lód cofnął się na kilka tysiącleci z większości półkuli północnej, na dalekiej północnej Syberii odizolowano stado mamutów liczące nie więcej niż tuzin. Topniejący lód podniósł poziom wody, a to, co wcześniej było połączone z kontynentem, stało się wyspą, dziś zwaną Wrangelem. Było to ostatnie schronienie tego majestatycznego zwierzęcia. Ponieważ było ich tak mało, prawa ewolucji skazały je na zanik. Jednak badanie ich genomów pokazuje, że przezwyciężyły one głęboki chów wsobny, któremu zostały poddane, i ruszyły dalej: w ciągu zaledwie 20 pokoleń było ich już około 300, a liczba ta dawałaby im duże szanse na przetrwanie. Jednakże, tak jak kwitł przez 6000 lat po zniknięciu z reszty planety, nagle zniknął. Analiza genetyczna dwudziestu Pierwotny mamut Daje wskazówki na temat tego, co może się z nimi stać, ale nie rozwiązuje zagadki.

Podczas gdy imperia ludzkie, takie jak imperia asyryjskie czy egipskie, kwitły, na Wyspie Wrangla żyły ostatnie mamuty włochate. Były powszechne na całej półkuli północnej, w tym na Półwyspie Iberyjskim, przez całą epokę lodowcową i znikały tysiąc lat po tysiącleciu. Chronologiczna paralela pomiędzy jego zniknięciem i ekspansją człowieka z jednej strony a końcem epoki lodowcowej z drugiej, od lat dzieli naukowców zajmujących się tą dziedziną. Dla niektórych decydującym czynnikiem była zmiana klimatu. Dla innych to myśliwi zadali ostateczny cios. W tych obszarach postęp w genomice i starożytnym DNA (które jest lepiej zachowane w tundrze niż w tropikalnych lasach deszczowych) otwiera nowe okno na przeszłość i próbuje rozwiązać problem.

Jedno z najbardziej ambitnych przedsięwzięć w… Magazyn naukowy komórka. Grupa badaczy zajmujących się od lat wykopaliskami Wrangla przeanalizowała genomy 21 mamutów. Materiał genetyczny należą do okazów sprzed ponad 50 000 lat, najstarszych, gdy gatunek żył w czasach świetności, czyli zaledwie 4300 lat temu. 14 z nich, najnowsze, przedstawia zwierzęta z wyspy i obejmuje okres 6000 lat, które przeżyły we Wrangla. Porównując populacje wysp między sobą oraz z kontynentami, potwierdzili, że zgodnie z oczekiwaniami wystąpiło bardzo wąskie gardło genetyczne. Wszystkie mamuty w tym czasie pochodziły od jednej matki. Szacują, że stado będzie liczyło około ośmiu osobników. Przy tak głębokim wpływie fundamentalnym endogamia była nieunikniona. Doprowadziło to do gwałtownego spadku różnorodności genetycznej. W związku z tym spodziewano się, że genetyka je potępi. Ale tak nie było.

„Trudno podać dokładną liczbę lub porównać wielkość krzyżowania się z innym gatunkiem, ponieważ zależy to w dużej mierze od rodzaju zastosowanej metody lub filtrowania. „Ale jeśli porównamy mamuty Wrangla z ich bezpośrednimi przodkami na kontynencie stwierdzamy, że mają one czterokrotnie wyższy poziom homogamii. Analiza genetyczna, która jest miarą chowu wsobnego” – mówi pierwsza autorka artykułu, Marianne DeHasek z Uniwersytetu Harvarda. Centrum PaleontologiiJest to wspólna organizacja Szwedzkiego Muzeum Historii Naturalnej i Uniwersytetu w Sztokholmie. Jego kolega David Diez del Molino dodaje: „Pierwszymi, którzy nas zaskoczyli, byliśmy my”. Kiedy patrzymy na zmienność u każdego osobnika, na zmienność genetyczną, wskaźnikiem, którego używamy, jest heterozygotyczność. Przed Wrangelem wartość ta wynosiła 0,8. Jest bardzo stabilny u mamutów z bardzo różnych okresów, 50 000 lat temu, 20 000 lat temu, 12 000 lat temu. Do czasu, gdy na wyspie nie było już żadnych mamutów, niecałe dziesięć tysięcy lat temu, wartość różnorodności spada do 0,4. „To o 40% mniej” – wyjaśnia Diez del Molino.

Kolejne odkrycie, które ich zdezorientowało, dotyczyło mutacji. W bardzo małych populacjach, w przypadku chowu wsobnego, oczekuje się nasilenia tych zmian genetycznych, z których część może być szkodliwa. W rzeczywistości zaobserwowali wzrost liczby delecji (mutacji spowodowanych utratą materiału genetycznego) o 30%. Ale to znowu ich nie potępiło. „Idąc za klasycznymi modelami, uważaliśmy, że mała populacja kumuluje szkodliwe mutacje, ponieważ nie można ich wyeliminować. „Ma się bardzo mało osobników do rozmnożenia, bo w przeciwnym razie populacja wyginie” – mówi Diez del Molino. „Kiedy populacja jest większa, łatwiej jest mutacji zniknąć, bo w przypadku tysięcy osobników, jeśli ktoś z ujemną mutacją nie będzie się rozmnażał, nic się nie stanie” – wyjaśnia. Odkryli jednak, że podczas gdy najbardziej szkodliwe mutacje zostały usunięte, kumulowały się inne mutacje, które nie były tak szkodliwe.

Natychmiast otrzymali potwierdzenie: z małego stada rozrosły się do liczby, którą oszacowali na 200–300 mamutów. Taka ilość, jak na wyspę nieco większą od Kraju Basków lub mniejszą od Wspólnoty Madrytu, oznacza dużą populację. Najbardziej uderzające jest to, że wzrost ten nastąpił w ciągu zaledwie 20 pokoleń. Jeśli porównania z dzisiejszymi słoniami są prawidłowe, oznacza to, że zajęło im to zaledwie około 600 lat, aby rozkwitły w ten sposób. Co więcej, przez następne pięć tysięcy lat liczba żołnierzy pozostawała na stosunkowo stałym poziomie.

„To musiało być przypadkowe wydarzenie, które je zabiło, a gdyby tak się nie stało, mielibyśmy dzisiaj mamuty”.

Løv Dahlen z Centrum Paleontologii Narodowego Muzeum Historii Naturalnej i Uniwersytetu Sztokholmskiego

„Możemy teraz bezpiecznie odrzucić pogląd, że populacja była bardzo mała i skazana na wyginięcie z powodów genetycznych” – zauważa w notatce Löw Dallin, główny autor artykułu, a także pracownik Centrum Paleogenetyki. W rzeczywistości twierdzi, że „oznacza to, że prawdopodobnie zabiło je zdarzenie losowe, a gdyby to przypadkowe zdarzenie nie miało miejsca, nadal mielibyśmy mamuty”. Dlatego jest to kolejny efekt tej pracy. Po tysiącach lat względnej stabilności dane genetyczne ujawniają, że całkowite zniknięcie mamuta włochatego zajęło zaledwie dziesięć pokoleń (około trzech wieków).

Nie mogą jednak pójść dalej, aby zidentyfikować sprawcę. Pogoda i jej pogoda nie mogły być odpowiedzialne za tak nagłe zniknięcie. „Nie ma dowodów na to, że ludzie polowali na mamuty na wyspie” – podkreśla Hiszpan Diez del Molino. Tak naprawdę nasz gatunek pojawia się w dokumentach dopiero około 300 lat po śmierci ostatniego mamuta. „Biorąc pod uwagę, że nasze wyniki pokazują, że populacja mamutów była stabilna demograficznie aż do wyginięcia około 4000 lat temu, uważamy, że przyczyną ostatecznego zniknięcia mamutów musiało być coś krótkiego i nagłego” – dodaje jego kolega Dehasek. „W tym miejscu wkraczamy w sferę spekulacji” – dodaje – „ale przyczyną załamania mogła być na przykład epidemia choroby, wyjątkowo zła pogoda wpływająca na dostępność żywności lub inne katastrofalne zdarzenia”. Możliwość, że patogen ma co najmniej jedną wskazówkę: mamut Wrangla miał wyjątkowo niską różnorodność zestawu genów zwanego głównym kompleksem zgodności tkankowej, który jest zwykle bardzo stabilny i odgrywa zasadniczą rolę w odpowiedzi odpornościowej kręgowców. To mogło sprawić, że będą bardziej bezbronni.

„Wymieranie to bardzo złożony proces, na który zwykle składa się kilka czynników”.

Juana L. Cantalapiedra, paleontolog z Narodowego Muzeum Nauk Przyrodniczych

Paleontolog z Narodowego Muzeum Nauk Przyrodniczych, Juan L. Cantalapiedra, która nie była zaangażowana w te badania, podkreśla, jak wiele nowych informacji dostarcza genetyka, co jeszcze kilka lat temu byłoby niemożliwe. Jeśli chodzi o wyniki, pamiętaj, że „wymieranie to bardzo złożony proces, w którym zwykle bierze udział kilka czynników”. Pamięta, że ​​przyciąga go rola niektórych wirusów i bakterii, „ale patogeny nie ulegają skamieniałości”. Dodaje, że powinniśmy przyjrzeć się „zwierzętom zamarzniętym w wiecznej zmarzlinie”.

Chociaż genomy mamutów analizowane w tym badaniu obejmują długi okres, nie obejmują ostatnich 300 lat istnienia gatunku. Jednak niedawno badacze odkryli na wyspie skamieliny z ostatniego okresu jej historii i planują w przyszłości przeprowadzić sekwencjonowanie genetyczne. Być może wtedy zostanie ujawniona tajemnica ostatniego mamuta.

Możesz śledzić Temat W Facebook, S I Instagramalub zarejestruj się tutaj, aby otrzymać Nasz cotygodniowy biuletyn.