Палеонтологія
Палеонтологія

Вчені вперше відновили геном древніх тварин із печерних осадів

Міжнародна група дослідників вперше продемонструвала можливість аналізу ДНК вимерлих видів тварин, добуту безпосередньо зі зразків осадів, що усуває необхідність вивчення генетики древніх тварин лише на основі скам'янілостей. Їхнє дослідження допомогло уточнити минуле барибалів та гігантських короткомордих ведмедів, що жили на території Північної Америки під час пізнього плейстоцену. Результати оприлюднені в журналі Current Biology.

Художня інтерпретація гігантського короткомордого ведмедя, що поїдає бізона. Ronaldino, Grant Zazula / Yukon Beringia Interpretation Centre

Художня інтерпретація гігантського короткомордого ведмедя, що поїдає бізона. Ronaldino, Grant Zazula / Yukon Beringia Interpretation Centre

Чому нам потрібні нові методи вивчення древньої ДНК?

Зараз головним джерелом ДНК для аналізу вимерлих видів тварин та людей є скам'янілості, що повинні бути добре збереженими для вилучення з них генетичного матеріалу. Але такий метод вивчення має свої недоліки. Наприклад, найочевиднішим є те, що скам'янілості досить рідкісні, особливо тварин, що жили в умовах низької щільності популяції. До того ж, щоб дізнатися щось про цих тварин, науковцям необхідно добути ДНК зі скам'янілостей, часто руйнуючи такі цінні, рідкісні екземпляри. Між тим, генетична інформація вимерлих популяцій також міститься у великій кількості в осадах. Досліджуючи її, можна було б дізнатися суттєво більше про екологію та генетику тварин окремих локацій в минулому. Довгий час ідея про вивчення ДНК безпосередньо з місця розкопок вважалася нездійсненною, принаймні через те, що дуже важко відрізнити ДНК близькоспоріднених видів, перемішаних у відкладеннях. Однак науковці з Данії, Канади та Мексики перевірили доцільність такого підходу в своїх дослідженнях.

Чим займалися науковці?

Вчені досліджували печеру Чікіуіте (Chiquihuite) на півночі Мексики, де знайшли кам'яні знаряддя праці віком 30 тисяч років, як повідомляється у торішній статті. Але в новій роботі науковці зацікавилися, хто ще міг населяти печеру в давнині. Тож вони взяли зразки відкладів із різних місць та рівнів підлоги печери.

Збір зразків із різних осадових шарів у печері Чікіуіте. Devlin A. Gandy

Збір зразків із різних осадових шарів у печері Чікіуіте. Devlin A. Gandy

Вченим вдалося відновити ДНК із 48 зразків осадів віком 16-14 тисяч років, які містили фрагменти випорожнень та сечі древніх ведмедів. Але якщо в попередніх подібних дослідженнях зазвичай звертали увагу лише на мітохондріальну ДНК, то в новій роботі автори секвенували усю наявну генетичну інформацію в кожному зразку. Це стало можливим завдяки сучасній технології, яка дає змогу зчитувати мільярди основ протягом кількох днів, та розробленому ними програмному забезпеченню, що допомагає аналізувати всю цю інформацію.

Які результати отримали?

Вчені відновили повні геноми двох видів ведмедів, що жили у верхньому палеоліті. Перший, ведмідь північноамериканський (Ursus americanus), є предком сучасних американських ведмедів, або барибалів. Інший, гігантський короткомордий ведмідь (Arctodus simus), вимер в кінці останнього льодовикового періоду десь 11-12 тисяч років тому, і був одним із найбільших ведмедів, що взагалі колись жили.

Потім геноми цих тварин порівняли із геномами 83 сучасних барибалів, які живуть на території США та Канади, а також із трьома іншими гігантськими короткомордими ведмедями, що жили на території Юкону, Канада, орієнтовно 22 тисячі років тому. Аналіз показав, що барибали з мексиканської печери споріднені з сучасними барибалами на східній частині Північної Америки, вони належать до лінії, яка першою відділилася від популяції сучасних ведмедів. Також вчені з'ясували, що древні барибали мають спільне походження з ведмедями на Алясці. Останні, ймовірно, потрапили туди після того, як почав сходити лід на значній території Північної Америки, орієнтовно 12 тисяч років тому. Що стосується короткомордих ведмедів, то аналіз показав, що вони відрізнялися генетично від популяції цих тварин, що жила на північному заході Канади.

На думку авторів, їхнє дослідження може зробити революцію в палеонтології, оскільки показує можливість дослідження древньої ДНК на рівні популяцій безпосередньо з ґрунту та відкладів. Це посприяє кращому вивченню біології, екології та філогенії вимерлих тварин.