Международная группа исследователей создала одну из самых полных эволюционных картин на сегодняшний день, изучив одно из самых знаковых семейств животных в мире, а именно слонов и их родственников, мамонтов и мастодонтов, насчитывающих миллионы лет.
Команда ученых, в которую входили исследователи из Макмастера, Института Броуда Массачусетского технологического института и Гарварда, Гарвардской медицинской школы, Университета Уппсалы и Университета Потсдама, тщательно секвенировала 14 геномов нескольких видов: как живых, так и вымерших. из Азии и Африки, два американских мастодонта, 120 000-летний слон с прямыми бивнями и колумбийский мамонт.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Science, проливает свет на то, что ученые называют очень сложной историей, характеризующейся широко распространенным межпородным скрещиванием. Они предупреждают, однако, что поведение живых слонов практически прекратилось, что усиливает опасения по поводу будущего немногих видов, оставшихся на земле.
«Скрещивание может помочь объяснить, почему мамонты были настолько успешны в таких разнообразных средах и в течение такого долгого времени, что важно, эти геномные данные также говорят нам, что биология запутана и что эволюция не происходит организованным, линейным образом. », - говорит генетик-эволюционист Хендрик Пойнар, один из ведущих авторов статьи и директор Центра древней ДНК Макмастера и главный исследователь Института инфекционных исследований Майкла Дж. ДеГрута.
«Комбинированный анализ геномных данных всех этих древних слонов и мастодонтов приподнял завесу над историей популяции слонов, обнажив сложность, о которой мы раньше просто не подозревали», - говорит он.
Детальный анализ ДНК древнего слона с прямыми бивнями, например, показал, что это был гибрид, часть генетического состава которого восходит к древнему африканскому слону, шерстистому мамонту и современным лесным слонам.
«Это один из старейших высококачественных геномов, существующих в настоящее время для любого вида», - сказал Михаэль Хофрейтер из Потсдамского университета в Германии, соавтор, руководивший работой над прямобивневыми слонами..
Исследователи также обнаружили дополнительные свидетельства межпородного скрещивания между колумбийскими и шерстистыми мамонтами, о котором впервые сообщил Пойнар и его команда в 2011 году. границе ледникового и более умеренного экотонов Северной Америки.
Удивительно, но ученые не нашли генетических доказательств межпородного скрещивания между двумя из трех оставшихся в мире видов, лесных и саванных слонов, что позволяет предположить, что последние 500 000 лет они жили почти в полной изоляции, несмотря на то, что жили в соседних места обитания.
«В природоохранных сообществах ведутся бурные дебаты о том, являются ли африканская саванна и лесной слон двумя разными видами», - сказал Дэвид Райх, еще один соавтор Института Броуда, который также является профессором кафедры Генетика в Гарвардской медицинской школе (HMS) и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза. «Наши данные показывают, что эти два вида были изолированы в течение длительного периода времени, что делает каждый из них достойным независимого природоохранного статуса».
Скрещивание между близкородственными млекопитающими довольно распространено, говорят исследователи, указывая на примеры бурых и белых медведей, суматранских и борнейских орангутанов, а также евразийского золотого шакала и серых волков. Вид можно определить как группу сходных животных, которые могут успешно размножаться и давать плодовитое потомство.
Эта статья, результат грандиозной инициативы, которую мы начали более десяти лет назад, представляет собой гораздо больше, чем просто формальный отчет о геноме слона. Это будет отправной точкой для понимания того, как разные слоны связаны друг с другом, и моделью того, как подобные исследования могут быть проведены в других группах видов», - сказала соавтор Керстин Линдблад-Тох, старший ассоциированный член Институт Броуда и директор лаборатории «Наука для жизни» Упсальского университета в Швеции.
«Полученные результаты были для нас чрезвычайно неожиданными, - говорит Элефтерия Палкопулу, ученый с докторской степенью в HMS. «Отношения между популяциями слонов нельзя объяснить простым разделением, что дает ключ к пониманию эволюции этих знаковых видов».
Исследователи предполагают, что в будущей работе следует изучить вопрос о том, сыграло ли введение новых генетических линий в популяции слонов - как живых, так и древних - важную роль в их эволюции, позволив им адаптироваться к новым местам обитания и изменчивому климату.