ADN vechi de milioane de ani dezvăluie evoluția mamuților
O echipă internațională condusă de cercetătorii de la Centrul de Paleogenetică din Stockholm a secvențial ADN-ul recuperat din rămășițe de mamut vechi de aproximativ 1,2 milioane de ani.
Analizele arată că mamutul columbian care a existat în America de Nord în timpul ultimei epoci glaciare a fost, de fapt, un hibrid între mamutul lânos și o filiație genetică de mamut, necunoscută anterior. În plus, studiul oferă noi perspective asupra momentului și modului rapid de adaptare a mamuților la climatul rece. Toate aceste descoperiri au fost publicate în revista Nature.
Acum aproximativ un milion de ani nu existau mamuți lânoși sau columbieni, deoarece aceștia nu evoluaseră încă. Aceea era vremea predecesorului lor, vechiul mamut de stepă. Cercetătorii au reușit astăzi să analizeze genomul de la trei mamuți antici, folosind ADN-ul recuperat din dinții de mamut care fuseseră îngropați timp de 0,7-1,2 milioane de ani în permafrostul siberian.
Este pentru prima dată când ADN-ul a fost secvențial și autentificat din specimene vechi de milioane de ani, iar extragerea ADN-ului din probe a fost o reală provocare. Oamenii de știință au descoperit că în probe au rămas doar cantități mici de ADN și că ADN-ul a fost degradat în fragmente minuscule.
“Acest ADN este incredibil de vechi. Probele sunt de 1000 de ori mai vechi decât rămășițele vikinge și chiar datează dinainte de existența oamenilor și a oamenilor de Neanderthal”, spune autorul principal, Love Dalén, profesor de genetică evolutivă la Centrul de Paleogenetică din Stockholm.
Vârsta specimenelor a fost determinată atât folosind datele geologice, cât și ceasul molecular. Ambele tipuri de analize au arătat faptul că două dintre exemplare sunt mai vechi de un milion de ani, în timp ce al treilea are aproximativ 700.000 de ani și reprezintă unul dintre cei mai timpurii mamuți lânoși cunoscuți.
Originea neașteptată a mamutului columbian
Analizele genomului au arătat că cel mai vechi specimen, care avea aproximativ 1,2 milioane de ani, aparținea unei filiații genetice necunoscute anterior. Cercetătorii se referă la acesta drept mamutul Krestovka, dup[ numele localității în care a fost descoperit. Rezultatele arată că mamutul Krestovka s-a îndepărtat de alți mamuți siberieni în urmă cu mai bine de două milioane de ani.
“A fost o surpriză totală pentru noi. Toate studiile anterioare au indicat faptul că în Siberia exista doar o singură specie de mamut în acel moment, numită mamut de stepă. Dar analizele noastre ADN arată astăzi că au existat două linii genetice diferite, mamutul Adycha și mamutul Krestovka. Nu putem spune cu siguranță încă, dar credem că acestea pot reprezenta două specii diferite”, spune autorul principal al studiului, Tom van der Valk.
Cercetătorii sugerează, de asemenea, că mamuții au aparținut descendenței Krestovka care au colonizat America de Nord în urmă cu aproximativ 1,5 milioane de ani. În plus, analizele arată că mamutul columbian care a locuit America de Nord în timpul ultimei epoci glaciare, a fost un hibrid. Aproximativ jumătate din genomul său provenea din descendența Krestovka, iar cealaltă jumătate din mamutul lânos.
“Aceasta este o descoperire importantă. Se pare că mamutul columbian, una dintre cele mai emblematice specii ale epocii glaciare din America de Nord, a evoluat printr-o hibridizare care a avut loc acum aproximativ 420.000 de ani”, spune co-autorul principal, Patrícia Pečnerová.
Evoluția și adaptarea mamutului lânos
Al doilea genom, vechi de un milion de ani, de la mamutul Adycha, pare să fi fost ancestral mamutului lânos. Prin urmare, cercetătorii au putut compara genomul acestuia cu genomul unuia dintre cei mai timpurii mamuți lânoși cunoscuți, care au trăit acum 0,7 milioane de ani, precum și cu genomul mamuților care au doar câteva mii de ani. Acest lucru a făcut posibilă investigarea modului în care mamuții s-au adaptat la o viață în medii reci, dar și a măsurii în care au evoluat aceste adaptări.
Analizele au arătat că variantele de gene asociate cu viața în Arctica – cum ar fi creșterea părului, termoreglarea, depozitele de grăsime, toleranța la frig și ritmurile circadiene – erau deja prezente la mamutul de acum un milion de ani, cu mult înainte de originea mamutului lânos. Aceste rezultate indică faptul că majoritatea adaptărilor din descendența mamuților au avut loc lent, treptat în timp.
“A putea urmări modificările genetice într-un astfel de eveniment este unic. Analizele noastre arată că cele mai multe adaptări la rece au fost deja prezente la strămoșul mamutului lânos și nu găsim nicio dovadă că selecția natural ar fi fost mai rapidă în timpul procesului”, spune co-autorul principal, David Díez-del-Molino.
Cercetări viitoare
Noile rezultate deschid ușa pentru o gamă largă de studii viitoare asupra altor specii. Acum aproximativ un milion de ani a fost o perioadă în care multe specii s-au extins pe tot globul. Aceasta a fost, de asemenea, o perioadă de schimbări majore ale climei și ale nivelului mării, precum și ultima dată când polii magnetici ai Pământului și-au schimbat poziția. Din acest motiv, cercetătorii consideră că analizele genetice la acest nivel au un mare potențial de a explora o gamă largă de întrebări științifice.
“Una dintre marile curiozități astăzi este cât de departe putem merge înapoi în timp. Încă nu am atins limita. O presupunere pertinentă ar fi aceea că am putea recupera ADN de acum două milioane de ani și, eventual, să ne întoarcem în timp chiar și cu 2,6 milioane de ani. Înainte de acest moment, nu exista permafrost în care AND antic ar fi putut fi păstrat”, spune Anders Götherström, profesor de arheologie moleculară și lider comun de cercetare în cadrul Centrului de Paleogenetică.
