ДРЕВНЯЯ ДНК произвела революцию в нашем понимании эволюции человека, открыв, как люди перемещались и взаимодействовали, и познакомив нас с такими родственниками, как денисовцы, «призрачное происхождение», о существовании которого мы бы не догадывались, если бы не открытие их ДНК . Но люди не единственные, кто оставил ДНК в своих костях, и те же анализы, которые работали для людей, могут работать и для любой другой группы видов.
Сегодня мамонты занимают свою очередь в центре внимания, чему способствует то, что кажется самой старой ДНК из когда-либо секвенированных. ДНК трех древних коренных зубов, одному из которых, вероятно, более миллиона лет, показала, что существует призрачная линия мамонтов, которые скрещивались с дальними родственниками, чтобы произвести популяцию мамонтов в Северной Америке.
У мамонтов есть кое-что общее с людьми: как и мы, они начинали как африканская популяция, но распространились по большей части планеты. Распространившись намного раньше, популяции мамонтов провели достаточно времени отдельно друг от друга, чтобы сформировать разные виды. После отделения от слонов мамонты сначала разделились на так называемые южные и степные виды. Позже адаптация к климату ледникового периода привела к появлению шерстистого мамонта и его близкого родственника, североамериканского мамонта, которого называли колумбийским мамонтом. Однако все эти виды вымерли, и единственные живые родственники - слоны.
Мы получили ДНК двух из этих видов - шерстистых и колумбийских мамонтов. Они выявили как ряд приспособлений к холодному климату, так и небольшую степень межпородного скрещивания, поскольку шерстистые мамонты проникли в Северную Америку и внесли небольшой вклад (около 10 процентов) в геном населения Колумбии.
Новая работа была сосредоточена на зубах мамонта, найденных в Сибири, где условия благоприятствовали как сохранению останков, так и сохранению содержащейся в них ДНК. Зубы происходят из слоев материала, которые, по-видимому, отложились в начале последнего ледникового периода, когда в этом районе должны были проживать предки популяции шерстистых мамонтов.
У нас нет точных дат для каких-либо зубов, поскольку они кажутся слишком старыми для углеродного датирования. Вместо этого даты были выведены с использованием комбинации видов, присутствующих в отложениях, и известного времени переворотов в ориентации магнитного поля Земли. Кроме того, форма зубов дает некоторые подсказки о том, с какими видами они группируются, а также некоторые дополнительные сведения о том, когда они были отложены. В целом, одному зубу, вероятно, не менее 500 000 лет, другому - около миллиона лет, а третьему еще немного старше.
Ранее самая старая ДНК, полученная из останков животных, примерно совпадает с возрастом самого молодого из этих образцов. Но исследователи смогли восстановить ДНК слона с каждого из коренных зубов, хотя она была сильно фрагментирована, и многие отдельные основания были повреждены. Исследователи смогли выделить полный митохондриальный геном для каждого из трех зубов, поскольку каждая клетка содержит множество копий этого генома в каждой из своих митохондрий. Однако можно было получить только фрагменты ядерного генома - самое большее, около 10 процентов от одного генома, а в худшем случае - менее 2 процентов. (Менее 2 процентов по-прежнему составляют десятки миллионов индивидуальных баз.)
Используя различия между ДНК мамонта и слона и допуская постоянную скорость мутаций, исследовательская группа смогла получить независимые даты, когда каждое из животных, оставивших зуб, должно было быть живым. Основываясь на геноме митохондрий, даты были 1,6 миллиона, 1,3 миллиона и 900 тысяч лет назад. Для двоих, у которых было достаточно ядерного генома для анализа, даты были 1,3 миллиона 600 тысяч лет назад. Даты на основе ДНК для этих двоих хорошо совпали друг с другом и с датой материала, в котором они были обнаружены. Самый старый образец мог быть старше, чем залежь, в которой он находился, и, таким образом, он мог быть перемещен после смерти.
Хотя эти даты довольно неопределенны, они довольно четко указывают на то, что два из этих образцов являются старейшими ДНК, когда-либо полученными от животных. И это означало бы, что эти мамонты жили в Сибири вскоре после того, как преобладали условия ледникового периода, хотя раньше существовала четкая родословная шерстистых мамонтов. Они также предшествовали известному появлению мамонтов в Северной Америке.
По всем этим причинам геномы потенциально могут многое сказать об истории мамонтов.
И они это делают. Два более молодых образца явно принадлежат к той же линии, которая в конечном итоге произвела шерстяного мамонта, хотя, очевидно, они предшествуют более поздним образцам, которые дали более полные геномы. Но самый старый, с места под названием Крестовка, выглядит так, будто он совершенно из отдельной линии. Хотя это связано с ветвью шерстистого мамонта, оно явно отличается от нее, и анализ предполагает, что раскол произошел не менее 1,8 миллиона лет назад.
Крестовка также не имеет прямых современных потомков, что указывает на то, что она, возможно, вымерла как отдельная популяция. Но большая часть его ДНК продолжалась как часть генома колумбийского мамонта. По-видимому, в какой-то момент после Крестовки его род скрещивался с предками шерстистых мамонтов. Результатом стало смешение геномов двух ветвей почти 50/50, потомки которых мигрировали в Северную Америку и сформировали популяцию колумбийских мамонтов. Лишь намного позже он встретил потомков, теперь уже отчетливую популяцию шерстистых мамонтов, когда они перебрались в Северную Америку.
Эти животные были уже почти так же хорошо приспособлены к холоду, как и их потомки, шерстистые мамонты. Исследователи выявили 5600 случаев, когда белки генома мамонта отличались от белков слонов. Древние мамонты уже уловили более 85 процентов этих изменений, включая те, которые связаны с ростом волос, отложениями жира, измерением температуры и регулированием дневных и ночных циклов.
Другими словами, эти существа, вероятно, очень напоминали шерстистых мамонтов, даже если они были из популяции, которая все еще была частью более крупного скопления предков мамонтов, живших в то время в Сибири.
Мамонты могут быть относительно редким случаем, так как у нас есть много их останков, и они жили в той части мира, где условия для сохранения ДНК превосходны. Но у них также, вероятно, было долгое время поколения, поэтому они претерпевали изменения популяций гораздо более постепенными темпами, чем многие другие виды.
Несмотря на то, что получение такой старой ДНК является редкостью, нам может не понадобиться древняя ДНК, чтобы получить ценную информацию о том, как появились окружающие нас виды. И, основываясь на нас и на мамонтах, изучение этих историй может преподнести множество сюрпризов.
