Шерстистые мамонты эволюционировали: уши уменьшались, шерсть густела за 700 000 лет

Исследователи сравнили геномы шерстистых мамонтов и современных слонов, чтобы выяснить их уникальные черты. Учёные сообщают в журнале Current Biology, что многие характерные признаки мамонтов — густая шерсть и крупные жировые отложения — были уже закодированы генетически у самых ранних особей, но усиливались на протяжении более 700 000 лет существования вида. Также был обнаружен ген с несколькими мутациями, которые, возможно, ответственны за крошечные уши мамонта.

Сравнение геномов

Для выявления «высокоэволюционировавших» генов команда сравнила геномы 23 сибирских шерстистых мамонтов с 28 геномами современных азиатских и африканских слонов. 22 мамонта были относительно современными (жили в последние 100 000 лет), а 16 геномов были секвенированы впервые. Двадцать третий геном принадлежал одному из древнейших известных мамонтов — Чукочье, жившему около 700 000 лет назад.

Наличие генома Чукочьи позволило идентифицировать гены, эволюционировавшие на протяжении существования вида. «Мы можем изучать эволюцию в реальном времени», — отмечает старший автор Лов Дален.

Адаптация к холоду

Многие адаптивные гены были связаны с жизнью в холодных условиях. Некоторые из них встречаются и у современных арктических млекопитающих. «Мы обнаружили высокоэволюционировавшие гены, связанные с метаболизмом и накоплением жира, которые также есть у северных оленей и белых медведей. Это, вероятно, конвергентная эволюция», — говорит первый автор Давид Дьес-дель-Молино.

Большой размер выборки позволил выделить гены, общие для всех мамонтов (и, следовательно, вероятно, адаптивные), а не уникальные для отдельных особей.

Эволюция во времени

Геном Чукочьи разделял примерно 91.7% мутаций, вызывающих изменения в белках, с более поздними мамонтами. Это означает, что многие определяющие черты (густая шерсть, метаболизм жиров, восприятие холода) уже присутствовали при отделении шерстистого мамонта от своего предка — степного мамонта.

Однако эти признаки развивались дальше у потомков Чукочьи. «Самые ранние шерстистые мамонты не были полностью эволюционировавшими, — говорит Дален. — У них, возможно, были более крупные уши, а их шерсть была другой — менее изолирующей и пушистой».

У более поздних мамонтов также были обнаружены мутации в антигенах Т-клеток, отсутствовавшие у предка. Авторы предполагают, что эти мутации могли усилить клеточный иммунитет в ответ на новые вирусные патогены.

Особенности работы

Работа с древней ДНК мамонта сопряжена с трудностями на каждом этапе: от полевых работ до биоинформатики. Лабораторные работы требуют работы в полном защитном костюме в условиях лаборатории древней ДНК.

Все мамонты, чьи геномы использовались в исследовании, были собраны в Сибири. В будущем исследователи надеются изучить и сравнить североамериканских шерстистых мамонтов, учитывая возможный поток генов между ними и предками колумбийских мамонтов.