Геном пещерного медведя секвенировали из кости возрастом 360 000 лет

Это позволило подтвердить теорию об общем предке пещерных и современных медведей.

Благодаря крошечной ушной косточке, принадлежащей пещерному медведю, умершему 360?000 лет назад, удалось расшифровать самый старый геном этого животного, полученного не из вечной мерзлоты. Это открытие позволяет по-новому взглянуть на эволюцию пещерных медведей и на то, как изменение климата может ускорить появление совершенно новых видов.

«С помощью ДНК мы можем расшифровать генетический код вымерших животных спустя долгое время после того, как они исчезли, но на протяжении тысяч лет ДНК, присутствующая в древних образцах, медленно исчезает, создавая ограничение на то, как далеко назад во времени вы можете вернуться», — Аксель Барлоу, ведущий автор исследования из Университета Ноттингем Трент.

Новое исследование, опубликованное в Current Biology, показывает, что ДНК может существовать дольше, чем предполагали ученые. По словам Барлоу, это открывает новые возможности для генетических исследований в ранее невообразимых временных масштабах.

Существуют и более древние образцы ДНК, но все они были получены из окаменелостей, обнаруженных в вечной мерзлоте. В случае с пещерным медведем, его кость была найдена в умеренной зоне, и она примерно в семь раз старше любой подобной кости, которую секвенировали ранее. 

Ареал пещерных медведей (Ursus spelaeus) в плейстоцене охватывал весь Евразийский континент, но в конечном итоге эти животные вымерли в период между 27?800 и 25?000 лет назад. Они были крупнее бурых медведей, весили около 700 кг, и, вероятно, были всеядными. 

Gennady Baryshnikov Череп пещерного медведя, найденный в Кавказских горах

Ученые считают, что пещерные медведи, как и современные бурые (Ursus arctos) и белые медведи (Ursus maritimus), отделились от общего предка около 1,5 миллиона лет назад.

Кость, изученная в этом исследовании, была найдена в пещерах Кударо на территории Грузии. Это географическое положение важно тем, что представляет собой теплый и умеренный климат. Но поскольку ДНК плохо сохраняется в более теплых регионах, о генетике древних животных, которые сделали эти места своим домом известно сравнительно мало. 

«Несмотря на то, что кость не из вечной мерзлоты, она из пещеры в горах, где условия — такие как температура и влажность — довольно постоянны, а средняя температура низкая», — Майкл Хофрейтер, соавтор исследования из Постдамского университета.

Ученые собрали миллиарды коротких фрагментов ДНК, которые необходимо было проанализировать с помощью компьютера, чтобы отсеять источники загрязнения, накопившиеся за предыдущие 360?000 лет. Этому процессу очистки способствовал эталонный геном, взятый у современного белого медведя.

Недавно секвенированный геном был в основном «таким же надежным, как и любой древний геном», — сказал Хофрейтер. Потому что «всегда нужно отделять бактериальные и грибковые последовательности от тех, которые происходят от целевого ??животного», и в большинстве случаев ДНК животного составляет меньшую часть.

Ключевой вопрос, входящий в анализ ДНК, заключался в том, насколько близко этот медведь может быть связан с более поздними пещерными медведями, жившими в том же регионе около 50?000 лет назад.

Генетический анализ не ограничивался изучением митохондриальной ДНК, но включал в себя ядерную ДНК (то есть ДНК, унаследованную от обоих родителей), что рисовало более четкую картину эволюционных взаимоотношений пещерного медведя.

Ученые убедились, что пещерные медведи и современные медведи разошлись от общего предка и что это разделение произошло примерно 1,5 миллиона лет назад.

«Интересно, что это разделение происходит примерно в то время, когда циклы ледникового периода стали более экстремальными, поэтому похоже, что климат довольно сильно повлиял на эволюцию этих видов медведей», — Майкл Хофрейтер.

Ключевые этапы эволюционной истории пещерного медведя были связаны со значительными изменениями в окружающей среде, которые произошли примерно 1 миллион лет назад.

Исследователи отмечают, что их работа демонстрирует удивительную прочность ДНК и надеются найти более старые образцы пещерных медведей.

«Это открытие предполагает, что стоит поискать более древнюю ДНК вне вечной мерзлоты, возможно, возрастом 500?000 лет, когда условия на планете были благоприятными», — заключает Хофрейтер.

Источник: nat-geo.ru