Древняя ДНК раскрывает сложную семейную историю мастодонтов и повторные миграции, вызванные изменением климата

Анализ древней ДНК останков нескольких мастодонтов, включая тех, что обитали у Тихоокеанского и Атлантического побережий Северной Америки, показал, что эти ледниковые гиганты мигрировали на огромные расстояния в ответ на изменение климата и были генетически гораздо разнообразнее, чем считалось ранее.

В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, учёные из Университета Макмастера и Гарварда представили новые данные, которые значительно пересматривают и меняют наше понимание сложной эволюционной истории вида.

Хорошо сохранившиеся окаменелые образцы зубов, бивней и костей возрастом в сотни тысяч лет, в сочетании с новыми научными методами, позволили исследователям реконструировать геномы из древних, крошечных, деградировавших фрагментов ДНК.

Они реконструировали митохондриальные геномы нескольких экземпляров мастодонтов: пяти из Новой Шотландии и восточного побережья (один из которых может датироваться примерно 500 000 лет назад), а также, впервые, уникального образца тихоокеанского мастодонта из Туалатина (Орегон) и частичного митохондриального генома из Северного Онтарио.

Мастодонтов изначально разделяли на множество отдельных видов, но позже объединили в один — Mammut americanum. Совсем недавно эту классификацию пересмотрели, чтобы потенциально включить как минимум два различных вида: американского и тихоокеанского мастодонта (M. pacificus), хотя споры о разделении сохраняются.

Генетический анализ подтверждает, что тихоокеанские мастодонты принадлежат к очень древней, хорошо обособленной и отдельной генетической ветви, ареал которой простирается гораздо дальше, чем считалось ранее — глубоко на северо-запад Тихого океана, возможно, на юг до Мексики и на север до Альберты.

Интересно, что Альберта, по словам учёных, была «горячей точкой», где тихоокеанские и американские мастодонты собирались, расширялись на север и, возможно, скрещивались.

Образцы с восточного побережья и Северного Онтарио выявили две новые и различные генетические группы (клад) мастодонтов, живших в одном регионе, но в разное время.

Восточные виды были удивительно разнообразны, прибывая в виде отдельных волн миграции как минимум трижды — эта картина была обусловлена повторяющимися циклами потепления климата, приводящими к таянию ледников и открытию новых территорий для расширения на север. Когда климат охлаждался и ледники расширялись, мастодонты оттеснялись на юг или вымирали локально.

«Данные меняют наше представление о регионе, известном сегодня как Альберта и север в целом: с окраинных мест обитания на многократно занимаемый миграционный коридор и значимый ландшафт для мастодонтов с возможным межвидовым скрещиванием», — говорит старший автор, эволюционный генетик Хендрик Пойнар, директор Центра древней ДНК Макмастера.

Исследователи также определили загадочную и генетически отличную мексиканскую линию мастодонтов, которая, по их мнению, может быть более глубокой ветвью западного вида M. pacificus или, возможно, совершенно новым, третьим видом мастодонта.

Мастодонт был одним из крупнейших наземных животных на Земле в ледниковый период, обитая от Берингии (нынешние Аляска и Юкон) на восток до Новой Шотландии и на юг до Центральной Мексики. Они были преимущественно браузерами, жили в болотистой местности, питались кустарниками и низко висящими ветвями деревьев, и занимали среду обитания, сильно отличающуюся от среды их дальних родственников — знаковых шерстистых мамонтов, которые бродили по открытым лугам и тундре.

«Это исследование представляет собой несколько первых шагов, включая нашу работу над тихоокеанским мастодонтом. Оно также ставит много новых вопросов. Например, как взаимодействовали эти далёкие виды мастодонтов в Альберте? Конкурировали ли они за ресурсы или скрещивались, как наша лаборатория ранее показала для мамонтов?» — говорит ведущий автор Эмиль Карпински.

Эти новые данные, в сочетании с результатами исследования 2020 года, проведённого той же командой, создают гораздо более полную картину того, как мастодонты перемещались и диверсифицировались по Северной Америке, что, по словам исследователей, помогает современным защитникам природы готовиться к постоянно теплеющей Арктике и миграции видов на север.