Геномы возрастом 300 000 лет: Расшифрована история шёнингенских лошадей

Впервые исследовательской группе из Центра эволюции человека и палеосреды Зенкенберга при Тюбингенском университете и Исследовательского центра Шёнингена удалось реконструировать геномы вымершего вида лошади Equus mosbachensis из археологического памятника Шёнинген в Нижней Саксонии возрастом около 300 000 лет.

Благодаря исключительно благоприятным условиям сохранности ученые смогли идентифицировать самую древнюю ДНК, обнаруженную на открытой стоянке. Их анализы показывают, что шёнингенские лошади принадлежат к линии, которая считается предковой для всех современных лошадей. Исследование опубликовано в журнале Nature Ecology & Evolution.

Домашние и дикие лошади, ослы и зебры принадлежат к единственному существующему сегодня роду семейства Equidae. Однако палеонтологическая летопись показывает, что в прошлом существовало более 35 различных родов и сотни ныне вымерших видов лошадиных.

"Это семейство — одна из наиболее тщательно изученных групп животных в эволюционной истории. Их окаменелости прослеживаются на протяжении примерно 55 миллионов лет", — объясняет профессор Козимо Пост.

"Долгое время генетические исследования были сосредоточены в основном на изменениях, вызванных одомашниванием лошадей в недавнем прошлом. Но чтобы понять эволюцию лошади, необходимо изучить и её более раннюю историю. Археологические находки, например, показывают, что лошади уже играли центральную роль для ранних видов человека, в частности, как источник пищи".

Ученые впервые проанализировали митохондриальные геномы вымершего вида Equus mosbachensis со стоянки Шёнинген.

"Шёнинген знаменит своими деревянными копьями возрастом около 300 000 лет, которые являются древнейшим известным полным охотничьим оружием в мире. Окаменелые останки как минимум 20 убитых лошадей были найдены прямо рядом с копьями — впечатляющее свидетельство тесной связи между людьми и лошадьми задолго до их одомашнивания", — поясняет первый автор исследования Арианна Вайнгартен.

"Целью нашего исследования было прояснить положение и происхождение Equus mosbachensis в семейном древе лошадиных и лучше понять генетическое родство с современными лошадьми".

Проанализировав хорошо сохранившиеся участки костей скелетов животных с помощью специальных молекулярных методов и разработав новые биоинформатические методы для реконструкции геномов из древней ДНК, команде удалось собрать генетический материал возрастом около 300 000 лет — это древнейшее свидетельство ДНК в условиях открытой стоянки.

"До сих пор считалось, что ДНК может сохраняться максимум около 240 000 лет вне пещер или условий вечной мерзлоты. Шёнингенские лошади теперь значительно отодвигают этот предел", — говорит соавтор Мерет Хойслер.

"Обычно ДНК быстро разрушается в условиях открытого воздуха из-за перепадов температуры и микробов. Но в Шёнингене кости сохранились в постоянно влажных, бедных кислородом отложениях. Эта уникальная среда, вероятно, действовала как естественная защита".

В ходе эволюционной истории лошадиных предки современных лошадиных несколько раз пересекали Берингийский сухопутный мост, распространяясь из Северной Америки в Евразию.

На сегодняшний день задокументированы две основные волны миграции:

1. Первая, около 2,6 миллиона лет назад, принесла предков современных зебр и ослов на евразийский и африканский континенты.
2. Вторая, около 900 000–800 000 лет назад, привела так называемых "кабаллиновых" лошадей.

Многие ветви кабаллинового семейного древа, такие как Equus mosbachensis, вымерли. Однако текущие исследования показывают, что лошади, секвенированные на стоянке Шёнинген, принадлежат к той же эволюционной линии, что и лошади, дожившие до наших дней.

"Нашим исследованием мы смогли заполнить временной и географический пробел в изучении эволюции лошади. Наши результаты также показывают, что, как ни удивительно, даже в, казалось бы, неблагоприятных условиях, таких как открытые раскопки, может сохраняться и быть извлечена чрезвычайно древняя ДНК. Это открывает возможность распространить наш метод на другие виды, раскрывая генетическое разнообразие далекого прошлого", — добавляет Пост.