DNA získaná z pozostatkov mamuta odhaľuje históriu poslednej prežívajúcej populácie

Malá skupina vlnených mamutov uviazla na ostrove Wrangel asi pred 10 000 rokmi, keď stúpajúca hladina mora oddeľovala ostrov od pevninskej Sibíri. Malé izolované populácie zvierat sú náchylné na inbríding a genetické defekty a dlho sa verilo, že mamuty z Wrangelovho ostrova sa stali obeťou tohto problému asi pred 4000 rokmi.

Avšak článok publikovaný vo štvrtok v Cell porovnával 50 000 rokov staré genómy mamutov z pevniny a izolovaného Wrangelovho ostrova a zistil, že to tak nie je. To, čo autori článku zistili, nielenže spochybňuje naše chápanie evolúcie tejto izolovanej skupiny mamutov a ich malých populácií, ale má aj dôležité dôsledky pre dnešné snahy o ochranu.

vážna prekážka

Je to výsledok rokov genetického sekvenovania členov medzinárodného tímu, ktorý stojí za týmto novým článkom. Študovali 21 mamutích genómov – 13 z nich nedávno sekvenovala vedúca autorka Marianne DeHasch; Iné pred rokmi nakrútili spoluautorky Patricia Pechnerová, Foteni Kanelidou a Heloise Muller. Genómy boli získané zo sibírskeho mamuta srstnatého (Mammuthus primigenius), pred a po izolácii od pevniny aj od ostrovov. Najstarším genómom bola samica sibírskeho mamuta, ktorá zomrela asi pred 52 300 rokmi. Najmladším bol mamut samec z Wrangelovho ostrova, ktorý uhynul približne v rovnakom čase ako posledný z týchto mamutov (jeden z nich uhynul práve pred 4 333 rokmi).

Toto je pozoruhodné a odhaľujúce časové obdobie: Vzorka zahŕňala mamuty z populácie, ktorá bola spočiatku veľká a geneticky zdravá, prešla izoláciou a nakoniec vyhynula.

Tím vo svojom dokumente poznamenal, že mamuty zažili „klimaticky turbulentné obdobie“, najmä počas epizódy rýchleho nárastu teploty známej ako „mamut“. Boling-Allroad Interštadiál (asi pred 14 700 až 12 900 rokmi) – čas, ktorý iní navrhli, mohol spôsobiť vyhynutie miestnych mamutov. Genómy mamutov študované počas tohto časového obdobia však nenaznačujú, že by otepľovanie malo nejaké nepriaznivé účinky.

Nepriaznivé účinky sa prejavili – a to príliš výrazne – až keď bola populácia na tomto ostrove izolovaná.

Simulácie tímu ukazujú, že v ich najmladšom veku bola celková populácia mamutov na ostrove Wrangel menej ako 10 jedincov. To predstavuje vážnu populačnú prekážku. Toto bolo pozorované geneticky prostredníctvom zvýšeného priebehu homozygotnosti v genóme, ku ktorému dochádza, keď obaja rodičia prispievajú približne rovnakým počtom chromozómov, obidva odvodené od nedávnych predkov. Behy homozygotnosti v rámci izolovaných mamutov z Wrangelovho ostrova boli štyrikrát vyššie ako pred zvýšením hladiny mora.

Napriek nebezpečne nízkemu počtu mamutov sa dobre zotavili. Veľkosť populácie, ako aj úroveň príbuzenského kríženia a genetická diverzita zostali stabilné počas nasledujúcich 6 000 rokov až do ich vyhynutia. Na rozdiel od počiatočného úzkeho miesta v populácii genómové podpisy v priebehu času naznačujú, že kríženie sa nakoniec presunulo na páry vzdialenejších príbuzných, čo naznačuje buď väčšiu populáciu mamutov, alebo zmenu v správaní.

Ich simulácie naznačujú, že v priebehu 20 generácií by sa veľkosť populácie zvýšila na približne 200 až 300 mamutov. To je v súlade s pomalým poklesom heterozygotnosti pozorovaným v genóme.

dlhodobé negatívne účinky

Mamuty z Wrangelovho ostrova možno prežili napriek presile a škodlivé genetické defekty možno nespôsobili ich vyhynutie, no výskum naznačuje, že ich príbeh je zložitý.

O 7,608 Ostrov Wrangel na ploche 100 kilometrov štvorcových, o niečo väčší ako dnešný ostrov Kréta, by poskytoval dostatok priestoru a zdrojov, aj keď išlo o veľké zvieratá. Napríklad 6000 rokov po ich izolácii trpeli depresiou z príbuzenského kríženia, čo sa týka zvýšenej úmrtnosti v dôsledku príbuzenského kríženia az toho vyplývajúcich defektov.

Toto príbuzenské kríženie tiež podporilo čistenie škodlivých mutácií. Môže sa to zdať ako dobrá vec – a môže byť – ale zvyčajne sa to stáva, pretože jedinci nesúci dve kópie škodlivých mutácií umierajú alebo sa nedokážu reprodukovať. Preto je dobré len vtedy, ak sa pred ním zachráni obyvateľstvo.

Výsledky tímu naznačujú, že čistenie genetických mutácií môže byť dlhým evolučným procesom. Vedúca autorka Marianne DeHasch je odborníčkou na paleogenetiku, ktorá ukončila doktorandské štúdium v ​​Centre pre paleogenetiku. Povedal Arsovi, že „čistenie škodlivých mutácií počas viac ako 6000 rokov v podstate poukazuje na dlhodobé negatívne účinky spôsobené týmito extrémne škodlivými mutáciami. Keďže čistenie trvalo v populácii Wrangelovho ostrova tak dlho, naznačuje to, že populácia zažívala negatívne účinky.“ od týchto mutácií až po ich zánik.“