- Siberi igikeltsast leitud hundipojal oli kõhus villane ninasarviku kude.
- Selle fragmendi abil on saadud täielik ja kvaliteetne genoom ühelt liigi viimastelt isenditelt.
- Analüüsid näitavad geneetiliselt terveid populatsioone kuni väljasuremisohus olevate populatsioonideni, ilma märkimisväärse sugulusaretuse tunnusteta.
- Tulemused viitavad kiirele kokkuvarisemisele, mis on seotud jääaja lõpus toimunud kliima soojenemisega, mitte inimeste jahipidamisega.
Paar tagasi 14.400 aastatKirde-Siberi jäisel maastikul sõi kõigest mõne nädala vanune hundikutsikas lihatüki, teadmata, et seda tuhandeid aastaid hiljem nähakse. See igikeltsa sees tema maos säilinud eine on lõpuks paljastanud olulisi üksikasju hundi kohta. villase ninasarviku genoom ja sellest, kuidas see jääaja sümboolne liik kadus.
See avastus on võimaldanud rahvusvahelisel teadlaste meeskonnal, kus osalesid tugevalt Põhjamaade uurimiskeskused, esmakordselt taastada ja sekvenseerida Kiskja poolt alla neelatud koest saadud villase ninasarviku täielik genoomTulemused viitavad kiirele väljasuremisele, mis on seotud tugeva kliima soojenemisega, mitte aga progresseeruva geneetilise ammendumise või püsiva inimeste küttimissurvega.
Külmunud kutsikas ja ootamatu viimane eine
Lugu algab 2011. aastal, kui elevandiluust jahimehed asusid küla lähedale TumatVenemaa kauges kirdeosas on lõksus oleva halli hundipoja peaaegu puutumata jäänused Siberi igikeltsArvatakse, et seitsme kuni üheksa nädala vanune emane loom suri ootamatult pärast seda, kui tema uru varises maalihke tõttu kokku. viimase jääaja lõpp.
Selle säilivus üllatas teadlasi: keha oli loomulikult mumifitseeritud ja suur osa sisekudedest, sealhulgas mao sisu, oli erakordselt heas seisukorras. Viini laboris tehtud ja hiljem haiglas analüüsitud lahkamise käigus Paleogeneetika keskus Stockholmist, väike koetükk umbes 3 × 4 sentimeetrit looma kõhus.
Alguses oli see lihatükk kaetud kollakas karv See omistati teisele suurele megafauna imetajale, näiteks oletatavale koopalõvile. Kuid analüüs Mitokondriaalne DNAVõrreldes praeguste ja väljasurnud imetajate andmebaasidega näitas see peaaegu täielikku vastavust Coelodonta antiquitatis, villane ninasarvik mis valitses Euraasia külmi steppe sadu tuhandeid aastaid.
Radiosüsiniku dateerimine paigutas nii hundipoja kui ka koefragmendi ümber 14.400 aastat vanaSee juhtus otse liigi Siberis väljasuremise lävel. Teisisõnu, väike hunt oli söönud ühe teadaolevalt noorima villase ninasarviku isendi, vaid paarsada aastat enne selle lõplikku väljasuremist fossiilide registri kohaselt.
Kiskja maost pärit genoomi sekveneerimine
Selle pooleldi seeditud lihatüki muutmine täielikuks ja usaldusväärseks genoomiks polnud lihtne ülesanne. Iidne DNA Tavaliselt saabub see väga killustatuna, imeväikestes kogustes ja segatuna teiste organismide geneetilise materjaliga, antud juhul hundi enda ja lagunemisega seotud mikroobide omaga.
Aastal Stockholmi Paleogeneetika KeskusStockholmi Ülikooli ja Rootsi Loodusloomuuseumi koostöös Uppsala Ülikooli osalusel töötasid teadlased välja ülitäpse eksperimentaalse protokolli, et maksimeerida kasuliku DNA eraldamist. Meeskonda kuuluvad sellised silmapaistvad tegelased nagu Armastus Dalén, Camilo Chacón-Duque y Solveig Gudjonsdottir, kasutasid spetsiaalseid puhtaid laboritaristuid ja suure katvusega sekveneerimistehnikaid.
Tulemuseks oli a kvaliteetne genoom ninasarviku kohta, piisava ulatusega, et teha detailseid võrdlusi teiste isenditega. Autorite sõnul on see esimene dokumenteeritud juhtum, kus rekonstrueerib jääaja looma täieliku genoomi, mis on säilinud teise looma maos ja pealegi villase ninasarviku kohta, kes elas väljasuremisele ajaliselt kõige lähemal ja kelle kohta on olemas täielik geneetiline teave.
Suur osa taastatud koest tarbiti laborikatsetes ära, kuigi terve osa on Rootsi keskuse rajatistes edaspidiste uuringute jaoks endiselt säilitatud. Sellised proovid on äärmiselt väärtuslikud, sest paleogenoomikas on tavaline töötada väga väikesed valimimahud ja materjalid, mille fossiilide register on piiratud.
Võrdlus teiste villase ninasarvikutega
Nn Tumat indiviidi genoomi käes hoides võrdlesid teadlased seda kahe teisega Siberi villane ninasarvik varem uuritud, dateeritud umbes 18.000 ja 49.000 aastatEesmärk oli rekonstrueerida liigi geneetiline ajalugu viimaste kümnete tuhandete aastate jooksul ja kontrollida, kas selle väljasuremise lähenedes täheldati pikaajalise demograafilise langusega kaasnevat tüüpilist halvenemist.
Analüüsitud näitajate hulgas olid heterosügootsus (geneetilise mitmekesisuse mõõt), esinemine pikad homosügootsed segmendid (ROH, mis on seotud hiljutise sugulussidemega) ja nn. kahjulik geneetiline koormusSee tähendab mutatsioonide kuhjumist, mis võivad pikaajalisele ellujäämisele kahjulikud olla.
Kolmel isendil oli väga sarnane geneetilise mitmekesisuse tase, ilma et oleks märke efektiivse populatsiooni suuruse hiljutisest vähenemisest või rasketest sugulusaretuse episoodidest. Homosügootsete piirkondade genoomi osakaal oli kõrge, kuid stabiilne ja ainult üks Väga väike protsent vastas pikkadele segmentidele mis paljastaks lähisugulaste ristamise viimastel põlvkondadel.
Ka suure mõjuga mutatsioonide koormus jäi püsima praktiliselt konstantne kõigis kolmes valimis. Selge geneetilise languse läbinud liigi asemel ilmneb pilt väikestest, kuid stabiilsetest populatsioonidest tuhandeid aastaid, kus pole mingeid märke pikaajalisest kokkuvarisemisest enne väljasuremist.
Kiire kokkuvarisemine kliimamuutuste keskel
Juhtunu mõistmiseks pöördusid teadlased demograafiliste mudelite poole, näiteks PSMCmis võimaldab ühe genoomi põhjal rekonstrueerida populatsiooni suuruse muutusi ajas. Saadud kõverad osutavad a-le ninasarvikute arvukuse järkjärguline vähenemine kogu hilise pleistotseeni vältel, mis oli jääaegadele iseloomulike keskkonnamuutuste tõttu ootuspärane, kuid järsu kokkuvarisemise märke ei täheldatud kuni lõpupoole.
Andmed sobivad stsenaariumiga, kus liik säilis elujõulised ja geneetiliselt terved populatsioonid kuni paar sajandit enne selle kadumist. Kõik viitab sellele, et peamine vallandaja oli mingi episood järsk soojenemine jääaja lõpus, mis on seotud sooja perioodiga, mida tuntakse nn. Bølling-Allerød ehk hilise jääaja maksimum, mis algas umbes 14 700 aastat tagasi ja kestis umbes 1.800 aastat.
Selle aja jooksul tõusid temperatuurid kiiresti, külmad ja kuivad stepid – villase ninasarviku ideaalne elupaik – muutusid niiskemaks ja metsasemaks maastikuks ning Euraasia steppi-tundra mis toetas pleistotseeni megafauna, kahanes drastiliselt. Mõnevõrra 300 või 400 aastatEvolutsiooniliselt silmapilguga kadus keskkond, millega see suur taimtoiduline oli ideaalselt kohanenud.
Seega toetab uus uuring hüpoteesi, et Kiire väljasuremine seotud kliimamuutustegaPikaajalise geneetilise erosiooni protsessi asemel langes villane ninasarvik, vähemalt Siberis, mitte seetõttu, et ta oli juba nõrgenenud, vaid seetõttu, et tema maailm muutus liiga kiiresti, et võimaldada tõhusat kohanemist.
Millist rolli mängisid inimesed?
Jääaja megafauna väljasuremine on teadusringkondades Euroopas, Hispaanias ja mujal maailmas aastakümneid vaidlusi tekitanud: kas see oli peamiselt tingitud jääajajärgne soojenemine või laienemine anatoomiliselt tänapäeva inimesed Aga kuidas on lood küttimissurvega? Kirde-Siberis elava villase ninasarviku puhul kallutavad genoomiandmed kaalu kliima poole.
Inimesed olid selles piirkonnas viibinud vähemalt 15 000 aastat enne väljasuremist Sel perioodil ei tuvastatud ninasarvikupopulatsioonides mitmekesisuse kadumise ega suurenenud sugulusaretuse märke. Need arvud on kooskõlas jahimeeste-korilaste ja suurte taimtoiduliste pikaajalise kooseksisteerimisega ilma viimastele kohese surmava mõjuta.
See ei tähenda, et liik oli inimtegevuse eest kaitstud. Mõned hüpoteesid viitavad sellele, et jahipidamine võis kaasa aidata pandeemiast juba niigi stressis olevate populatsioonide hävitamisele. elupaiga kaotus ja keskkonnakõikumised, eriti Euroopa ja Aasia tihedamalt asustatud piirkondades. Kirde-Siberi kohta kättesaadavad arheoloogilised tõendid aga sellele ei viita. intensiivne ja laialdane jahipidamine villase ninasarviku kohta nende ajaloo viimases faasis.
Võimalik lisavihje tuleneb koeproovist endast: selle ristkülikukujuline kuju on pannud mõned autorid oletama, et see võis olla kivitööriistadega lõigatudVõib-olla osana inimjahist. Sellisel juhul oleks hundikutsikas pääsenud ligi inimeste tapetud looma jäänustele, kuigi selle tõlgenduse üle vaieldakse siiani ja puuduvad lõplikud tõendid selle kohta, et tegemist oli inimrühmade poolt töödeldud lihaga.
Igikelts kui jääaja geneetiline arhiiv
Lisaks villase ninasarviku väljasuremise kohta tehtud järeldustele näitab Tumati vasika juhtum, et Igikeltsa teaduslik potentsiaal kui iidse DNA looduslik arhiiv. Pidevalt madalad temperatuurid toimivad nagu hiiglaslik sügavkülmik, mis suudab säilitada pehmeid kudesid, mao sisu ja isegi kivistunud väljaheiteid tuhandeid aastaid.
Kuni viimase ajani keskendus paleogeneetika peamiselt luudele ja hammastele – materjalidele, mis ajaproovile kõige paremini vastu peavad. Kuid ninasarviku genoomi edukas sekveneerimine hundi maost leitud lihast koos teiste hiljutiste leidudega – näiteks jälgedega Villase ninasarviku DNA koproliitides koopahüäänidest – avab ukse geneetilise teabe ebatraditsioonilised allikad.
Euroopas ja Hispaanias, kus koobastes ja vabaõhupaikades on leitud ka pleistotseeni megafauna jäänuseid, pakuvad need uued meetodid võimalust taastada Klassikalises fossiilide registris halvasti esindatud liikide genoomilised andmedPõhjamaade keskustes kogutud kogemused võiksid olla eeskujuks projektidele külmades Euroopa mäeahelikes või hästi säilinud settekihtides.
Teadlaste endi sõnul edeneb valdkond "vastupidi": koos väga vähe säilinud Me peame olemasolevat teavet maksimaalselt ära kasutama. Tumati hundi näide illustreerib, mil määral võib üksainus hästi säilitatud ja sobivate vahenditega analüüsitud proov muuta meie teadmisi terve liigi lõpu kohta.
Õppetund väljasuremistest globaalsete muutuste ajal
Uuringust jäi mulje, et geneetiliselt vastupidav villane ninasarvikilma sugulusaretuse tagajärjel hukule määratud liigile iseloomulike tunnusteta, mis väliste tegurite tõttu väga lühikese aja jooksul kaovad. Pika demograafilise languse asemel a järsk kokkuvarisemine seotud selle ökosüsteemi kiirenenud kadumisega.
Sellel mustril on otsene mõju praegusele bioloogilise mitmekesisuse kriisile nii Euroopas kui ka kogu maailmas. Isegi populatsioonid, mis näivad olevat geneetiliselt terve Nad võivad muutuda äärmiselt haavatavaks, kui nende keskkonnas toimuvad liiga kiired muutused, olgu siis tingitud Globaalne soojenemine, maakasutuse muutmine või mitme teguri kombinatsioon.
Villase ninasarviku juhtum viitab ka sellele, et ainuüksi geneetilistest näitajatest ei pruugi piisata peatse väljasuremise ennustamiseks. Liik võib säilitada mõistliku mitmekesisuse peaaegu lõpuni ja ikkagi vaid mõne põlvkonnaga välja sureda, kui selle elupaika drastiliselt muudetakse. Euroopa Liidu looduskaitsepoliitika puhul rõhutab see vajadust ühendada geneetiline jälgimine koos keskkonnamuutuste ja võtmeruumide kadumise üksikasjalike hinnangutega.
See, mis algas pleistotseeni ajastu hundipoja "viimse õhtusöögina", on tänu Euroopa institutsioonides välja töötatud paleogeneetilistele tehnikatele muutunud privilegeeritud aknaks ajaloo viimastesse peatükkidesse. villane ninasarvikKõik viitab sellele, et see ei surnud sisemise allakäigu, vaid külm ja avatud maailm, mis oli seda sadu tuhandeid aastaid kujundanud, andis väga lühikese ajaga teed teistsugusele maastikule, milles tal enam kohta polnud.
