Геном вымершего пещерного медведя секвенировали из кости возрастом 360 000 лет

Это исследование раскрыло новую эволюционную историю гигантского пещерного медведя, который вымер около 25 000 лет назад. Ученые обнаружили, что пещерные медведи и их живые родственники — бурый и белый медведи — отделились от общего предка около 1,5 миллиона лет назад.

Пещерные медведи, которые были крупнее бурых медведей и весили до тонны, были широко распространены в Евразии в плейстоцене. Они сосуществовали с бурыми медведями и скрещивались с ними, а современные бурые медведи до сих пор несут в себе следы вымерших пещерных медведей.

В отличие от бурого медведя, пещерные медведи были вегетарианцами. Их название происходит связано с тем, что они спали в пещерах зимой, и многие умирали из-за того, что не смогли достаточно откормиться.

Причина их исчезновения неизвестна. Считается, что изменение климата могло быть фактором, наряду с приходом современного человека из Африки, который совпал с его упадком. Были найдены кости пещерного медведя с врезанными в них наконечниками человеческих копий, и древние люди также рисовали изображения пещерных медведей на стенах своих пещер.

Исследователи также обнаружили, что многие важные события в эволюции медведей могли быть вызваны глобальным изменением климата около миллиона лет назад, когда холодные фазы (ледниковые периоды) стали длиннее и интенсивнее, а теплые фазы намного короче.

Исследователи проанализировали образец пещерного медведя, который обитал на Южном Кавказе, на территории современной Грузии, примерно в среднем плейстоцене. Самые старые последовательности генома ранее происходили из местности, где есть вечная мерзлота, и, соответственно, ДНК там сохранилась намного лучше.

Для этого исследования ученые хотели отодвинуть временные рамки секвенирования палеогенома гораздо дальше в более теплые и умеренные зоны, где обитало гораздо большее количество видов.

Работа заключалась в извлечении древней ДНК из крошечного кусочка каменистой кости (0,05 г) части черепа, где находятся части внутреннего уха, и которая, как известно, устойчива к заражению из внешних источников ДНК.

Затем ДНК была подготовлена ??для секвенирования, в результате чего были получены миллиарды отдельных коротких последовательностей, которые представляли собой смесь генома пещерного медведя и загрязняющих веществ, которые кость уловила за сотни тысяч лет.

Вычислительный анализ использовался для сортировки ДНК от загрязнения, что было сделано путем сопоставления коротких последовательностей с эталонным геномом родственного организма, в данном случае белого медведя.

Чтобы узнать больше об эволюции пещерного медведя, как только команда получила данные о геноме 360000-летнего медведя, они смогли сравнить их с другими медведями, датируемыми от 35 000 до 70 000 лет назад, чтобы получить широкую выборку всех основных родословных этих животных.

Поскольку разница во времени между образцами пещерного медведя была настолько велика, команда смогла подсчитать, сколько мутаций ДНК произошло за этот период. А затем узнали скорость мутации ДНК в геноме пещерного медведя, а также время, в течение которого разные линии разошлись.

Используя недавно рассчитанную частоту мутаций, исследователи обнаружили, что пещерные медведи и их живые родственники, бурые и белые медведи, отличались от общего предка. Пещерные медведи скрещивались с бурыми медведями, теперь, учитывая скорость мутаций, они могут датировать эти события.

Ученые впервые смогли определить частоту мутаций в геноме пещерного медведя. Используя эту информацию, они обнаружили, что серьезные климатические изменения могли быть фактором, способствовавшим важным эволюционным событиям у этих гигантских медведей.

С помощью ДНК можно расшифровать генетический код вымерших животных спустя долгое время после того, как они исчезли, но через тысячи лет ДНК, присутствующая в древних образцах, медленно исчезает, создавая временные рамки того, насколько далеко назад во времени вы обычно можете вернуться. Исследование показало, что эта удивительная молекула может существовать даже дольше, чем предполагалось ранее, открывая новые возможности для генетических исследований в ранее невообразимых временных масштабах.

Все потому, что они проанализировали каменную кость, которая была примерно в семь раз старше, чем любая из ранее изученных нами, и показали, что данные генома могут быть извлечены из образцов умеренной зоны, охватывающих более 300 тысячелетий.