- Mladunče vuka pronađeno u sibirskom permafrostu imalo je vunasto tkivo nosoroga u želucu.
- S tim fragmentom, dobijen je kompletan i visokokvalitetan genom jednog od posljednjih primjeraka vrste.
- Analize pokazuju genetski zdrave populacije sve do vrlo bliske istrebljenju, bez znakova izraženog inbridinga.
- Rezultati ukazuju na brzi kolaps povezan s klimatskim zagrijavanjem na kraju ledenog doba, a ne s ljudskim lovom.
Prije nekoliko 14.400 godinaU zaleđenom krajoliku sjeveroistočnog Sibira, mladunče vuka, staro samo nekoliko sedmica, pojelo je komad mesa, ne sluteći da će ga vidjeti hiljadama godina kasnije. Taj obrok, sačuvan u permafrostu unutar njegovog želuca, otkrio je ključne detalje o... genom vunastog nosoroga i o tome kako je ova simbolična vrsta ledenog doba nestala.
Ovo otkriće je omogućilo međunarodnom timu naučnika, uz snažno učešće nordijskih istraživačkih centara, da prvi put otkriju i sekvenciraju... Kompletan genom vunastog nosoroga dobijen iz tkiva koje je progutao predatorRezultati ukazuju na brzo izumiranje povezano sa snažnim zagrijavanjem klime, a ne sa progresivnim genetskim iscrpljivanjem ili trajnim pritiskom ljudskog lova.
Smrznuto štene i neočekivani posljednji obrok
Priča počinje 2011. godine, kada su lovci na slonovaču koji se nalaze u blizini sela TumatNa udaljenom sjeveroistoku Rusije, pronađeni su gotovo netaknuti ostaci mladunca sivog vuka zarobljenog u Sibirski permanentni ledVjeruje se da je životinja, ženka stara između sedam i devet sedmica, iznenada uginula nakon što se njena jazbina urušila zbog klizišta tokom kraj posljednjeg ledenog doba.
Stanje očuvanosti iznenadilo je istraživače: tijelo je bilo prirodno mumificirano, a veliki dio unutrašnjeg tkiva, uključujući sadržaj želuca, ostao je u izuzetnom stanju. Tokom autopsije, obavljene u bečkoj laboratoriji, a kasnije analizirane u... Centar za paleogenetiku Iz Stockholma, malog fragment tkiva otprilike 3×4 centimetra u stomaku životinje.
U početku, taj komad mesa prekriven žućkasto krzno Pripisano je drugom velikom sisaru megafaune, kao što je navodni pećinski lav. Međutim, analiza Mitohondrijska DNKU poređenju sa bazama podataka o sadašnjim i izumrlim sisarima, pokazalo se gotovo savršeno podudaranje sa Coelodonta antiquitatis, el vunasti nosorog koje su dominirale hladnim stepama Evroazije stotinama hiljada godina.
Radiokarbonsko datiranje je smjestilo i vučje mladunče i fragment tkiva oko Star 14.400 godinaOvo se dogodilo na samom pragu nestanka vrste u Sibiru. Drugim riječima, mali vuk je pojeo jednog od najmlađih poznatih primjeraka vunastog nosoroga, samo nekoliko stotina godina prije njegovog konačnog izumiranja prema fosilnim nalazima.
Sekvenciranje genoma iz želuca predatora
Pretvaranje tog komada poluprobavljenog mesa u kompletan i pouzdan genom nije bio lak zadatak. Drevna DNK Obično stiže u vrlo fragmentiranom stanju, u minimalnim količinama i pomiješan s genetskim materijalom drugih organizama, u ovom slučaju samog vuka i mikroba povezanih s raspadanjem.
U Stockholmski centar za paleogenetikuU saradnji između Univerziteta u Stockholmu i Švedskog muzeja prirodne historije, uz učešće Univerziteta Uppsala, istraživači su osmislili vrlo pedantan eksperimentalni protokol kako bi maksimizirali oporavak korisne DNK. Tim uključuje istaknute ličnosti kao što su Volim Daléna, Camilo Chacón-Duque y Solveig Gudjonsdottir, koristio je specijaliziranu čistu laboratorijsku infrastrukturu i tehnike sekvenciranja visoke pokrivenosti.
Rezultat je bio a visokokvalitetni genom nosoroga, s dovoljnom pokrivenošću za detaljna poređenja s drugim primjercima. Prema autorima, ovo je prvi dokumentirani slučaj u kojem rekonstruira kompletan genom životinje iz ledenog doba sačuvane u želucu druge životinje. i, štaviše, vunastog nosoroga koji je vremenski najbliži njegovom izumiranju za kojeg su dostupne takve potpune genetske informacije.
Veliki dio otkrivenog tkiva je potrošen u laboratorijskim eksperimentima, iako se netaknuti dio još uvijek čuva u objektima švedskog centra za buduća istraživanja. Ove vrste uzoraka su izuzetno vrijedne jer je u paleogenomici uobičajeno raditi sa vrlo male veličine uzoraka i materijale s ograničenim fosilnim zapisom.
Poređenje s drugim vunastim nosorozima
S genomom takozvane Tumat jedinke u ruci, naučnici su ga uporedili s dvije druge jedinke. Sibirski vunasti nosorozi prethodno proučavano, datirano otprilike do 18.000 i 49.000 godinaCilj je bio rekonstruirati genetsku historiju vrste tokom posljednjih desetina hiljada godina i provjeriti da li se, kako se približavao njen nestanak, uočava tipično pogoršanje koje prati produženi demografski pad.
Među analiziranim pokazateljima bili su i heterozigotnost (mjera genetske raznolikosti), prisustvo dugi homozigotni segmenti (ROH, povezano sa nedavnim krvnim srodstvom) i tzv. štetno genetsko opterećenjeTo jest, akumulacija mutacija koje su potencijalno štetne za dugoročno preživljavanje.
Tri jedinke su pokazale vrlo slične nivoe genetske raznolikosti, bez naznaka nedavnog smanjenja efektivne veličine populacije ili ozbiljnih epizoda inbridinga. Udio genoma unutar homozigotnih regija bio je visok, ali stabilan, i samo jedna... Vrlo mali postotak odgovarao je dugim segmentima što bi otkrilo križanje između bliskih srodnika u posljednjim generacijama.
Teret mutacija s velikim utjecajem također je ostao praktično konstantan u sva tri uzorka. Umjesto vrste u jasnom genetskom padu, slika koja se pojavljuje je slika malih, ali stabilnih populacija hiljadama godina, bez tragova produženog kolapsa prije izumiranja.
Brzi kolaps usred klimatske tranzicije
Da bi razumjeli šta se dogodilo, istraživači su se okrenuli demografskim modelima kao što su PSMCšto omogućava rekonstrukciju promjena veličine populacije tokom vremena iz jednog genoma. Rezultirajuće krivulje ukazuju na postepeno smanjenje broja nosoroga tokom cijelog kasnog pleistocena, nešto što se i očekivalo zbog promjena u okolišu tipičnih za glacijacije, ali bez znakova naglog kolapsa sve do samog kraja.
Podaci se uklapaju u scenarij u kojem je vrsta održavana održive i genetski zdrave populacije sve do nekoliko stoljeća prije njegovog nestanka. Sve ukazuje na to da je glavni okidač bila epizoda naglo zagrevanje na kraju ledenog doba, povezanog s toplim periodom poznatim kao Bolling-Allerød ili kasni glacijalni maksimum, koji je započeo prije otprilike 14.700 godina i trajao je oko 1.800 godina.
Tokom tog intervala, temperature su se brzo oporavile, hladne, suhe stepe - idealno stanište vunastog nosoroga - transformirale su se u vlažnije, šumovitije pejzaže, i Evroazijska stepa-tundra koja je podržavala pleistocensku megafaunu drastično se smanjila. U roku od nekoliko 300 ili 400 godinaSamo u treptaju oka na evolucijskom nivou, okruženje kojem se ovaj veliki biljojed savršeno prilagodio nestalo je.
Dakle, nova studija podržava hipotezu o brzo izumiranje povezano s klimatskim promjenamaUmjesto dugog procesa genetske erozije, vunasti nosorog, barem u Sibiru, podlegao je ne zato što je već bio oslabljen, već zato što se njegov svijet prebrzo promijenio da bi omogućio efikasnu adaptaciju.
Kakvu su ulogu igrali ljudi?
Izumiranje megafaune iz ledenog doba decenijama izaziva debatu u naučnoj zajednici, u Evropi, Španiji i ostatku svijeta: da li je to prvenstveno rezultat postglacijalno zagrijavanje ili proširenje anatomski moderni ljudi A šta je s pritiskom lova? U konkretnom slučaju vunastog nosoroga u sjeveroistočnom Sibiru, genomski podaci prevagnu u korist klime.
Ljudi su bili prisutni u regiji najmanje 15.000 godina prije izumiranja Tokom ovog perioda, nisu uočeni znaci gubitka raznolikosti ili povećanog srodstva u populacijama nosoroga. Ove brojke su u skladu s produženim suživotom lovaca-sakupljača i velikih biljojeda bez neposrednog smrtonosnog utjecaja na ove potonje.
To ne znači da je vrsta bila sigurna od ljudske aktivnosti. Neke hipoteze sugeriraju da je lov možda doprinio desetkovanju populacija koje su već bile pod stresom zbog pandemije. gubitak staništa i fluktuacije u okolišu, posebno u gušće naseljenim regijama Evrope i Azije. Međutim, dostupni arheološki dokazi za sjeveroistočni Sibir ne ukazuju na intenzivan i široko rasprostranjen lov vunastih nosoroga u završnoj fazi njihove historije.
Mogući dodatni trag proizlazi iz samog uzorka tkiva: njegov pravokutni oblik naveo je neke autore da pretpostave da je mogao biti rezano kamenim alatimaMožda kao dio ljudskog lova. Ako je tako, mladunče vuka bi pristupilo ostacima životinje koju su ubili ljudi, iako se ovo tumačenje još uvijek raspravlja i ne postoje konačni dokazi da se radilo o mesu koje su prerađivale ljudske grupe.
Permafrost kao genetska arhiva ledenog doba
Pored zaključaka o izumiranju vunastog nosoroga, slučaj Tumatovog mladunca pokazuje naučni potencijal permafrosta kao prirodna arhiva drevne DNK. Konstantno niske temperature djeluju poput ogromnog zamrzivača koji može sačuvati meka tkiva, sadržaj želuca, pa čak i fosilizirane fekalne materije hiljadama godina.
Do nedavno, paleogenetika se prvenstveno fokusirala na kosti i zube, materijale koji najbolje odolijevaju testu vremena. Međutim, uspješno sekvenciranje genoma nosoroga iz mesa pronađenog u vučjem želucu, zajedno s drugim nedavnim nalazima - poput tragova DNK vunastog nosoroga u koprolitima pećinskih hijena—, otvara vrata ka nekonvencionalni izvori genetskih informacija.
Za Evropu i Španiju, gdje su ostaci pleistocenske megafaune također pronađeni u pećinama i na otvorenim lokacijama, ove nove metodologije nude mogućnost oporavka. Genomski podaci vrsta slabo zastupljenih u klasičnom fosilnom zapisuIskustvo stečeno u nordijskim centrima moglo bi poslužiti kao referenca za projekte u hladnim evropskim planinskim lancima ili u dobro očuvanim sedimentnim naslagama.
Riječima samih istraživača, ovo polje napreduje "u obrnutom smjeru": sa vrlo malo ostataka Moramo maksimalno iskoristiti dostupne informacije. Primjer vuka Tumat ilustruje u kojoj mjeri jedan uzorak, ako je dobro očuvan i analiziran odgovarajućim alatima, može transformirati ono što znamo o kraju cijele vrste.
Lekcija o izumiranjima u vremenima globalnih promjena
Slika koju je ostavila studija je slika jednog genetski robusni vunasti nosorogbez tipičnih znakova vrste osuđene na propast zbog inbridinga, koja nestaje u vrlo kratkom vremenskom periodu zbog vanjskih faktora. Umjesto dugog demografskog pada, a nagli kolaps povezano s ubrzanim nestankom njegovog ekosistema.
Ovaj obrazac ima direktne implikacije na trenutnu krizu biodiverziteta, kako u Evropi tako i na globalnom nivou. Čak i populacije koje se pojavljuju genetski zdrav Mogu postati izuzetno ranjivi ako se promjene u njihovom okruženju dogode prebrzo, bilo zbog globalno zagrevanje, promjena namjene zemljišta ili kombinacija nekoliko faktora.
Slučaj vunastog nosoroga također ukazuje na to da sami genetski indikatori možda nisu dovoljni za predviđanje skorog izumiranja. Vrsta može održati razumnu raznolikost gotovo do kraja, a ipak biti istrijebljena za samo nekoliko generacija ako se njeno stanište drastično promijeni. Za politike očuvanja u Evropskoj uniji, ovo pojačava potrebu za kombinovanjem genetsko praćenje sa detaljnim procjenama promjena u okolišu i gubitka ključnih prostora.
Ono što je započelo kao "posljednja večera" pleistocenskog vučjeg mladunčeta, postalo je, zahvaljujući paleogenetskim tehnikama razvijenim u evropskim institucijama, privilegovani prozor u posljednja poglavlja historije... vunasti nosorogSve ukazuje na to da nije umrlo od unutrašnjeg propadanja, već zato što je hladan, otvoreni svijet koji ga je oblikovao stotinama hiljada godina, za vrlo kratko vrijeme ustupio mjesto drugačijem pejzažu u kojem više nije imalo mjesta.
