Хотя вымершие шерстистые мамонты и современные слоны похожи по размерам и многим физическим характеристикам, ученые продолжают узнавать больше о том, что отличает гигантских предков слонов. Шерстистый мамонт вымер около 4 000 лет назад, возможно, из-за изменений в климате Земли, когда растительность, на которой он выживал, стала слишком влажной для употребления при таянии льда, но ученые обнаружили образцы его ДНК из образцов, сохранившихся во льду, и других окаменелостей.
Ученые обнаружили, что многие характерные черты этого животного, такие как большие жировые отложения и шерстяной покров, были генетически заложены в самых ранних шерстистых мамонтах, но за 700 000 лет эволюции стали более четкими. Хотя шерстистые мамонты обитали в северных частях Америки и Евразии, образцы, представленные в данном исследовании, происходили из области, известной сегодня как Сибирь. Исследование, опубликованное 7 апреля в журнале Current Biology, также выявило ген с несколькими мутациями, которые могли быть причиной крошечных ушей шерстистого мамонта.
"Мы хотели узнать, что делает мамонта шерстистым мамонтом", - сказал в своем заявлении соавтор исследования и палеогенетик Дэвид Дьес-дель-Молино из Центра палеогенетики в Швеции. "Шерстистые мамонты имеют некоторые очень характерные морфологические особенности, такие как густой мех и маленькие уши, которые, очевидно, ожидаются на основе того, как выглядят замороженные образцы, но есть также много других адаптаций, таких как метаболизм жира и восприятие холода, которые не так очевидны, потому что они находятся на молекулярном уровне".
Бивень шерстистого мамонта возрастом 18 000 лет, обнаруженный в северо-восточной Сибири в 2015 году. Его геном был секвенирован и используется в новом исследовании. Любовь Дален Любовь ДаленКоманда сравнила 23 генома сибирских шерстистых мамонтов с 28 геномами современных азиатских и африканских слонов. Хотя шерстистые мамонты, согласно гипотезе, появились на Земле еще 2,4 миллиона лет назад, их гены накопили большое количество мутаций именно за эти 700 000 лет жизни в Сибири. Двадцать два из шерстистых мамонтов в исследовании имели относительно "современные" геномы, что означает, что они жили в течение последних 100 000 лет. Один образец по имени Чукотя принадлежал животному, жившему примерно 700 000 лет назад, и является одним из самых древних шерстистых мамонтов, обнаруженных учеными.
"Наличие генома чукотского мамонта позволило нам определить ряд генов, которые эволюционировали в течение жизни шерстистого мамонта как вида", - сказал в своем заявлении соавтор исследования, эволюционный генетик Лав Дален из Центра палеогенетики. "Это позволяет нам изучать эволюцию в реальном времени, и мы можем сказать, что эти конкретные мутации уникальны для шерстистого мамонта, и их не было у его предков".
Команда обнаружила высокоразвитые гены, связанные с хранением жира и метаболизмом, такие же, как у современных белых медведей и северных оленей, хотя эти животные не являются родственниками шерстистых мамонтов. По словам Дьес-дель-Молино, это признак конвергентной эволюции - эволюции двух линий, которые похожи, но не связаны с общим предком - для генов млекопитающих, приспособленных к холодному климату.
Относительно большой размер выборки генома шерстистого мамонта помог команде точно определить гены, которые были общими для всех видов. Эти гены, скорее всего, были адаптивными - возникающими в ответ на конкретную ситуацию, а не естественными вариациями. Эти гены также могли присутствовать только у отдельного изучаемого животного.
"Мы обнаружили, что некоторые гены, которые ранее считались особенными для шерстистых мамонтов, на самом деле изменяются между мамонтами, что означает, что они, вероятно, были не так важны", - сказал Дьез-дель-Молино.
По сравнению с более новыми геномами шерстистых мамонтов, геном чукотского мамонта разделял примерно 91,7 процента мутаций, которые вызвали изменения в кодировании белка у более современных шерстистых мамонтов. Такое большое совпадение свидетельствует о том, что их густой мех, жировой обмен и способность воспринимать холод, вероятно, уже существовали, когда шерстистый мамонт впервые дивергировал от своего предка степного мамонта, между 800 000 и 600 000 лет назад.
Более старые шерстистые мамонты, такие как Чукочья, также, вероятно, имели более крупные уши и другой тип и текстуру шерсти, и эти признаки продолжают развиваться с течением времени. Более современные геномы также имели несколько иммунных мутаций в антигенах Т-клеток, которых не было у Чукотки. Команда считает, что эти мутации, вероятно, были связаны с развитием лучшего иммунного ответа на появляющиеся вирусы.
Все геномы шерстистых мамонтов были получены от особей, собранных в Сибири, но исследователи надеются расширить их и сравнить с североамериканскими особями. "Пару лет назад мы показали, что между шерстистыми мамонтами и предками колумбийских мамонтов существовал поток генов, поэтому нам нужно будет это учесть, поскольку североамериканские шерстистые мамонты могли нести гены и нешерстистых мамонтов", - говорит Дален.