ДНК останків мамонта розкриває історію останніх мешканців, що вижили

Невелика популяція шерстистих мамонтів потрапила в пастку на острові Врангеля близько 10 000 років тому, коли підвищення рівня моря відокремило острів від материкової частини Сибіру. Невеликі ізольовані популяції тварин призводять до інбридингу та генетичних дефектів, і давно вважалося, що мамонти на острові Врангеля зрештою піддалися цій проблемі близько 4000 років тому.

Але в статті, опублікованій в журналі Cell у четвер, дослідники порівняли 50 000 років геномів диких мамонтів і мамонтів, ізольованих на острові Врангеля, і виявили, що це не так. Те, що виявили автори дослідження, не тільки ставить під сумнів наше розуміння цієї ізольованої групи мамонтів та еволюції невеликих популяцій, але також має важливі наслідки для сьогоднішніх зусиль щодо збереження.

Важке вузьке місце

Це кульмінація років генетичного секвенування членами міжнародної групи, яка стоїть за цією новою роботою. Вони вивчили 21 геном мамонта, 13 з яких були нещодавно секвеновані провідним автором Маріанною ДеХасек; Інші були секвеновані кілька років тому співавторами Патрісією Печнеровою, Фотіні Канелліду та Хелоїзою Мюллер. Геноми були отримані від сибірських шерстистих мамонтів (Мамут примігенний), від материка та острова до та після їх ізоляції. Найдавніший геном був від самки сибірського мамонта, яка померла приблизно 52 300 років тому. Найменші геноми були у самців мамонтів на острові Врангеля, які померли приблизно в той же час, що й останній з цих мамонтів (один помер лише 4333 роки тому).

Це чудовий і показовий період часу: вибірка включала мамонтів із популяції, яка спочатку була великою та генетично здоровою, потім пройшла через ізоляцію та зрештою вимерла.

У своєму дослідженні команда відзначила, що мамонт пережив «кліматично турбулентний період», особливо під час періоду швидкого потепління, який називається «період потепління клімату». Міжміська дорога Боллінг-Аллеруд (приблизно 14 700–12 900 років тому) – час, який, за припущеннями інших, міг призвести до вимирання місцевого шерстистого мамонта. Однак геноми мамонтів, вивчені протягом цього періоду часу, не вказують на те, що підвищення температури мало негативний вплив.

Негативні наслідки не з’явилися – значно – до тих пір, поки населення цього острова не було ізольовано.

Моделювання, проведене командою, показує, що при найменшій чисельності загальна популяція мамонтів на острові Врангеля становила менше 10 особин. Це є серйозним вузьким місцем населення. Це було виявлено генетично через підвищену гомозиготність у геномі, яка виникає, коли обидва батьки вносять майже ідентичні хромосоми, обидва походять від недавнього предка. Шляхи генетичної гомології всередині мамонтів, ізольованих на острові Врангеля, були в чотири рази більші, ніж ті, що існували до підйому рівня моря.

Незважаючи на таку небезпечно малу кількість мамонтів, вони відновилися. Чисельність популяції, а також рівень інбридингу та генетичного різноманіття залишалися стабільними протягом наступних 6000 років до їхнього вимирання. На відміну від початкового вузького місця популяції, геномні сигнатури з часом, здається, вказують на те, що інбридинг зрештою перемістився на пари більш далеких родичів, вказуючи або на більшу популяцію мамонтів, або на зміну в поведінці.

Їхнє моделювання показує, що протягом 20 поколінь чисельність популяції зросла б приблизно до 200-300 мамонтів. Це узгоджується з повільнішим зниженням гетерозиготності, яке вони виявили в геномі.

Довгострокові негативні наслідки

Можливо, мамонт з острова Врангеля вижив, незважаючи ні на що, і шкідливі генетичні дефекти, можливо, не спричинили його вимирання, але дослідження показують, що його історія складна.

навколо 7,608 Сьогодні острів Врангеля має площу 1,2 квадратних кілометра, що трохи більше, ніж Крит, і мав би достатньо простору та ресурсів, хоча ці тварини були величезними. Наприклад, протягом 6000 років після їх ізоляції ці тварини страждали від інбридингової депресії, яка стосується підвищеної смертності в результаті інбридингу та, як наслідок, недоліків.

Це інбридинг також сприяв очищенню шкідливих мутацій. Це може здатися гарною річчю — і, мабуть, так і є, — але зазвичай це трапляється через те, що особини, які є носіями двох копій шкідливих мутацій, гинуть або не можуть відтворюватися. Тому це добре лише тоді, коли населення це виживе.

Результати команди показують, що очищення генетичних мутацій може бути тривалим еволюційним процесом. «Очищення згубних мутацій протягом понад 6000 років вказує на довгострокові негативні наслідки, спричинені цими дуже згубними мутаціями», — пояснила «The Wrangel» провідний автор Маріан ДеХасек, палеогенетик, яка отримала ступінь доктора філософії в Центрі палеогенетики Популяція острова зберігалася протягом такого тривалого часу, це свідчить про те, що популяція страждала від негативних наслідків цих мутацій, поки не вимерла».