ДНК останков мамонта раскрывает историю последних выживших жителей

Небольшая популяция шерстистых мамонтов оказалась в ловушке на острове Врангеля около 10 000 лет назад, когда повышение уровня моря отделило остров от материковой части Сибири. Небольшие изолированные популяции животных приводят к инбридингу и генетическим дефектам, и долгое время считалось, что мамонты на острове Врангеля в конечном итоге поддались этой проблеме около 4000 лет назад.

Однако в статье, опубликованной в журнале Cell в четверг, сравнивались геномы материковых и изолированных мамонтов с острова Врангеля возрастом 50 000 лет, и было обнаружено, что это не так. То, что обнаружили авторы исследования, не только бросает вызов нашему пониманию этой изолированной группы мамонтов и эволюции небольших групп, но также имеет важные последствия для сегодняшних усилий по сохранению вида.

Серьезное узкое место

Это кульминация многолетнего генетического секвенирования членов международной команды, стоящей за этой новой статьей. Они изучили 21 геном мамонта, 13 из которых были заново секвенированы ведущим автором Марианной ДеХасек; Другие были секвенированы много лет назад соавторами Патрисией Петчнеровой, Фотини Канеллиду и Элоизой Мюллер. Геномы были получены от сибирских шерстистых мамонтов (Первобытный мамонт), с материка и острова до и после их изоляции. Самый старый геном принадлежал самке сибирского мамонта, которая умерла около 52 300 лет назад. Самые маленькие геномы были у самцов мамонтов с острова Врангеля, которые умерли примерно в то же время, что и последний из этих мамонтов (один умер всего 4333 года назад).

Это увлекательный и показательный период времени: в выборку вошли мамонты из популяции, которая изначально была большой и генетически здоровой, затем прошла изоляцию и в конечном итоге вымерла.

В своей статье команда отметила, что мамонты пережили «климатически неспокойный период», особенно в период быстрого потепления, называемого Межшкольная лига Боулинг-Аллеруд (около 14 700–12 900 лет назад) – время, которое, по мнению других, могло привести к исчезновению местного шерстистого мамонта. Однако геномы мамонтов, изученные в этот период времени, не указывают на то, что повышение температуры имело какие-либо негативные последствия.

Негативные последствия не проявлялись (в значительной степени) до тех пор, пока население этого острова не было изолировано.

Моделирование команды показывает, что общая численность мамонтов на острове Врангеля составляла менее 10 особей. Это представляет собой серьезную проблему с населением. Это наблюдалось генетически по увеличению случаев гомозиготности внутри генома, что происходит, когда оба родителя имеют почти идентичные хромосомы, оба произошли от недавнего предка. Гомозиготность у мамонтов, изолированных на острове Врангеля, была в четыре раза выше, чем до повышения уровня моря.

Несмотря на опасно малое количество мамонтов, они выздоровели. Размер популяции, а также уровень инбридинга и генетического разнообразия оставались стабильными в течение следующих 6000 лет до их исчезновения. В отличие от первоначального узкого места в популяции, геномные признаки с течением времени, по-видимому, указывают на то, что инбридинг в конечном итоге сместился к парам более дальних родственников, что указывает либо на увеличение популяции мамонтов, либо на изменение поведения.

Их моделирование показывает, что в течение 20 поколений размер популяции увеличился бы примерно до 200-300 мамонтов. Это согласуется с более медленным снижением гетерозиготности, которое они обнаружили в геноме.

Долгосрочные негативные последствия

Мамонт с острова Врангеля, возможно, выжил, несмотря ни на что, и вредные генетические дефекты, возможно, не стали причиной его исчезновения, но исследования показывают, что его история сложна.

вокруг 7,608 Сегодняшние квадратные километры острова Врангеля, немногим больше Крита, могли бы предложить изрядное количество пространства и ресурсов, даже несмотря на то, что они были крупными животными. Например, в течение 6000 лет после изоляции они страдали от инбредной депрессии, которая означает повышенную смертность в результате инбридинга и связанных с этим недостатков.

Этот инбридинг также способствовал устранению вредных мутаций. Это может звучать хорошо (и, вероятно, так оно и есть), но обычно это происходит потому, что особи, несущие две копии вредных мутаций, умирают или не могут размножаться. Так что хорошо только в том случае, если население это выживет.

Результаты команды показывают, что устранение генетических мутаций может оказаться длительным эволюционным процессом. Ведущий автор Мариан ДеХасек — палеонтолог, получившая докторскую степень в Центре палеоантологии. «Очистка от вредных мутаций на протяжении более 6000 лет в основном указывает на долгосрочные негативные последствия, вызванные этими чрезвычайно вредными мутациями», — пояснила она «Арсу». «Поскольку процесс очистки населения острова Врангеля длился долгое время, это указывает на то. что популяция страдала от негативных последствий этих мутаций вплоть до их исчезновения.