Шерстистые мамонты с острова Врангеля выжили. Оказавшись в ловушке на скале в Северном Ледовитом океане после того, как повышение уровня моря отрезало их от современной Сибири, они стали последними представителями своего вида, которые вымерли. Учебники по палеонтологии объясняли их окончательную гибель около 4000 лет назад как классический случай вымирания в результате инбридинга, когда сильно повреждающие генетические мутации распространяются в изолированной популяции и уничтожают ее. Новая работа, опубликованная 27 июня в журнале Cell, показывает, что учебники ошибаются.
Генетическое разнообразие можно рассматривать как страховой полис для вида. Если в популяции достаточно неродственных особей, велика вероятность, что одна из них будет обладать наследственным признаком, способным защитить ее от новой угрозы. Пока эта особь способна передать этот признак своему потомству, вид может избежать вымирания. Однако когда небольшие изолированные популяции вынуждены размножаться друг с другом на протяжении нескольких поколений, вредные мутации неизбежно концентрируются. Это явление, известное как мутационное расплавление, способно уничтожить целые популяции.
Лав Дален и Марианна Дехаскеат из Центра палеогенетики в Швеции хотели узнать, подвергались ли мамонты острова Врангеля мутационному распаду. Поскольку на острове Врангеля большую часть года сухо и люто холодно, останки шерстистых мамонтов, раскопанные там, часто очень хорошо сохраняются. Даже ДНК, которая быстро разрушается в теплом климате, может быть собрана с этих образцов. Это позволило команде доктора Далена изучить генетику 14 мамонтов, которые оказались в ловушке на острове. Затем они сравнили генетику этих животных с генетикой семи особей, живших в этом регионе до того, как уровень моря поднялся и отрезал популяцию.
Некоторые мамонты из изолированной популяции погибли еще 4 333 года назад. Другие погибли 9 219 лет назад, примерно через 800 лет после того, как остров Врангеля стал изолированным. Сходство в их ДНК позволило исследователям сделать вывод, что популяцию основали примерно восемь отдельных мамонтов. Вероятно, это соответствует одному стаду. Более того, как и предполагается в учебниках, мамонты рано столкнулись с серьезными генетическими проблемами. Но, что примечательно, самые вредные мутации не захлестнули популяцию. Напротив, особи с сильно повреждающими мутациями либо погибли, либо не смогли размножиться, оставив остальную часть популяции здоровой. (Был ли это просто естественный отбор или результат того, что мамонты решили не спариваться с больными особями, еще предстоит выяснить). В течение 6 000 лет популяция из 200-300 мамонтов жила в этой относительной стабильности. Генетическое разнообразие было невелико. Очень вредные мутации все еще вызывали болезни у некоторых особей, а слабо вредные накапливались, но мамонты не вымирали от мутационного коллапса.
А потом, совершенно неожиданно, они вымерли. Археологи не нашли никаких свидетельств присутствия людей на острове в то время, поэтому охота на людей кажется маловероятным объяснением (хотя считается, что люди охотились на мамонтов в таких местах, как Северная Америка). Пожар в тундре или несколько сезонов плохой погоды тоже могли бы их уничтожить, но болезнь кажется более вероятной. Одной из частей генома мамонта с острова Врангеля, которая сильно пострадала от изоляции, был основной комплекс гистосовместимости (MHC). Это ключевая часть иммунной системы, которая собирает материалы от патогенов и обучает атакующие клетки распознавать их. Исследователи подсчитали, что MHC островных мамонтов потерял 49,2% своего генетического разнообразия по сравнению с мамонтами, не подвергавшимися изоляции. В сочетании с накоплением слабо вредных мутаций такое резкое снижение генетического разнообразия, вероятно, сделало мамонтов уязвимыми к инфекциям.
Эта работа имеет практическое значение для усилий по сохранению природы. Многие виды, такие как калифорнийский кондор и скимитаророгий орикс, оказались на грани исчезновения. Усилия, предпринятые для спасения их оставшихся популяций от мутационного распада с помощью программ селекции, безусловно, заслуживают похвалы, но работа доктора Далена показывает, что это лишь первая задача. Не менее важно сохранить генетическую страховку вида в долгосрочной перспективе. Но неясно, смогут ли специалисты по охране природы сделать это для видов, которым угрожает резкая потеря генетического разнообразия.