ДНК из ископаемой скорлупы раскрывает образ жизни вымерших эпиорнисов
Вымершие эпиорнисы Мадагаскара — крупнейшие птицы в истории — веками привлекали внимание. О них мало известно из-за пробелов в палеонтологической летописи скелетов.
Новое исследование в Nature Communications использовало древние молекулы из ископаемой скорлупы яиц, чтобы получить новые данные о биологии этих нелетающих гигантов: сколько было видов, где они обитали и чем питались.
Ответы важны для понимания происхождения и исчезновения видов, особенно на фоне быстрого сокращения глобального биоразнообразия.
Огромные птицы
Мадагаскар как «горячая точка» биоразнообразия — естественный полигон для изучения эволюции и вымирания. Вымершая мегафауна острова играет ключевую роль в этом.
Эпиорнисы (или «воромпатра» на малагасийском) — крупные нелетающие бескилевые птицы (ратиты). Они вымерли около 1000 лет назад, вскоре после заселения Мадагаскара людьми.
Это были гигантские птицы: вес — свыше 700 кг, рост — до 3 м. Их яйца весили 10 кг, что в 150 раз больше куриного яйца.
Недавние исследования показали, что ближайший родственник эпиорнисов — небольшая птица киви.
Проблемы палеонтологической летописи
До сих пор ведутся споры о количестве видов эпиорнисов. Разные ревизии классифицировали от 16 до 4 видов.
Климат Мадагаскара жаркий и влажный, что плохо для сохранения биоматериала. Кости часто фрагментированы или отсутствуют (например, на севере острова найдена скорлупа, но нет костей).
Древняя ДНК может помочь преодолеть этот барьер, идентифицируя образцы и раскрывая родственные связи.
Скорлупа как источник данных
Скорлупа яиц эпиорнисов очень толстая, поэтому ДНК внутри лучше защищена. Фрагменты скорлупы также гораздо многочисленнее костей.
Помимо ДНК и белков, скорлупа сохраняет сигнатуры стабильных изотопов, которые можно сопоставить с изотопами растений и животных, чтобы понять рацион птиц.
Физические характеристики скорлупы (толщина, плотность пор) также дают информацию о размере яйца и птицы, среде гнездования и поведении.
Результаты исследования
Команда собрала сотни фрагментов 1000-летней скорлупы по всему Мадагаскару. Были изучены толщина, микроструктура (микро-КТ сканирование), ДНК, белки и стабильные изотопы. Из сотен фрагментов 21 содержал достаточно ДНК для построения родословного дерева.
Основные выводы:
- Видовое разнообразие было меньше, чем считалось — генетические различия между образцами оказались незначительными. Различия в размерах и форме скелетов, вероятно, отражают половой диморфизм (самки у ратит часто крупнее самок), а не разные виды.
- Обнаружена новая, неизвестная линия — скорлупа с крайнего севера Мадагаскара принадлежала новой линии крупных эпиорнисов (вес ~230 кг, яйца ~3 кг). Эти птицы были генетически отличны от центральномадагаскарских, имели другой рацион и были географически изолированы (расстояние ~1000 км, перепад высот ~1.5 км). Это доказывает их присутствие на севере, где кости никогда не находили.
- Выявлены потенциальные драйверы видообразования и гигантизма — по мере того как Мадагаскар становился суше и холоднее в последний ледниковый период, растительность менялась. Эпиорнисы, возможно, адаптировались к новым экологическим нишам. Это привело к быстрой эволюции самых крупных видов в течение последних 1.4 млн лет — лишь малой части их эволюционной истории.
Эти результаты показывают, что древняя ДНК из яичной скорлупы — перспективный путь для изучения эволюции вымерших птиц. Это вклад в понимание прошлого биоразнообразия Мадагаскара, что важно для сохранения его уникальных видов в будущем.