Слушать новости
Размер шрифта
Маленький текст
Средний текст
Большой текст

Биология

Древние миграции: как европейские кони спасли гены американских

Ученые выяснили детали древнего скрещивания европейских и американских коней

Неоднократная миграция и скрещивание европейских и североамериканских коней в эпоху плейстоцена позволило сохранить геном последних, когда они вымерли у себя на родине, выяснили ученые из США. Эти данные позволяют по-новому взглянуть на популяции американских лошадей — многих из них считают инвазивными видами, но, исходя из новых данных, они несут в себе геномы древних североамериканских лошадей.

Европейские и американские лошади неоднократно скрещивались на протяжении миллионов лет, что позволило спасти геномы лошадей из Северной Америки, выяснили специалисты Калифорнийского университета в Санта-Крузе благодаря анализу ДНК. Исследование было опубликовано в журнале Molecular Ecology.

Резкое снижение уровня моря во время плейстоцена, начавшегося 2,5 млн лет назад и закончившегося 11,7 тыс. лет назад, открыло обширную территорию, известную как Берингия. Она простиралась от реки Лена в России до реки Маккензи в Канаде и изобиловала обширными пастбищами, где обитали лошади, мамонты, бизоны и другие представители плейстоценовой фауны. Берингийский перешеек стал мостом, на протяжении плейстоцена неоднократно соединявший Евразию и Северную Америку в единый суперконтинент.

Палеонтологи давно установили, что лошади эволюционировали и получили разнообразие в Северной Америке.

Одна линия лошадей, известная как кабаллины (к которой относятся современные домашние лошади), переселилась в Евразию через Берингийский перешеек около миллиона лет назад, после чего евразийская популяция начала генетически расходиться с лошадьми, оставшимися в Северной Америке.

Новое исследование показывает, что после этого было как минимум два периода, когда лошади перемещались туда-сюда между континентами и скрещивались между собой, так что геномы североамериканских лошадей приобрели сегменты евразийской ДНК и наоборот.

«Это первый комплексный анализ генетики древних популяций лошадей на обоих континентах, — рассказывает ведущий автор исследования Алиса Вершинина. — Благодаря данным митохондриального и ядерного геномов мы смогли увидеть, что лошади не только расселялись между континентами, но и скрещивались между собой, обмениваясь генами».

Митохондриальная ДНК, наследуемая только от матери, удобна для изучения эволюционных связей, поскольку накапливает мутации с постоянной скоростью. Ее также легче извлечь из окаменелостей, потому что в каждой клетке накапливается много копий мДНК. Однако ядерный геном, который несут хромосомы — гораздо более богатый источник эволюционной информации. Поэтому для работы ученые использовали и митохондриальную, и хромосомную ДНК.

Исследователи секвенировали 78 новых митохондриальных геномов древних лошадей, найденных на территории Евразии и Северной Америки. Объединив их со 112 ранее опубликованными митохондриальными геномами, исследователи составили филогенетическое дерево — диаграмму ветвлений, показывающую, как связаны между собой все образцы. Имея данные о местонахождении и приблизительной дате каждого генома, они смогли проследить перемещение различных линий древних лошадей.

«Мы обнаружили линии евразийских лошадей в Северной Америке, и наоборот, что говорит о межконтинентальных миграциях, — говорит Вершинина. — С помощью датированных митохондриальных геномов мы можем увидеть, когда происходили эти перемещения».

«Результаты этой работы показывают, что ДНК легко перемещалась между Азией и Северной Америкой во время ледникового периода, поддерживая физическую и эволюционную связь между популяциями лошадей в Северном полушарии», — добавляет профессор экологии и эволюционной биологии Бет Шапиро.

Анализ показал два периода расселения между континентами, оба совпадают с периодами, когда Берингов перешеек поднимался над водой. В среднем плейстоцене, вскоре после расхождения двух линий лошадей, движение шло в основном с востока на запад. Во второй период, в позднем плейстоцене, движение происходило в обоих направлениях, но в основном с запада на восток. По словам исследователей, из-за ограниченности выборки в некоторые периоды данные могут не отражать другие события, связанные с расселением.

Команда также секвенировала два новых ядерных генома из хорошо сохранившихся окаменелостей лошадей, найденных на территории Юкона в Канаде. Исследователи объединили их с семью ранее опубликованными ядерными геномами, что позволило количественно оценить объем потока генов между евразийскими и североамериканскими популяциями.

«В прошлом было принято считать, что лошади разделились на отдельные виды, как только оказались в Азии, но новые результаты показывают, что между популяциями существовала преемственность,

— отмечает соавтор исследования палеонтолог Росс Макфи. — Они могли свободно скрещиваться, и мы видим результаты этого в геномах окаменелостей по обе стороны перешейка».

Исследование подчеркивает важность Берингийского перешейка как экологического коридора для перемещения крупных животных между континентами в эпоху плейстоцена, когда во время ледниковых периодов образовывались массивные ледяные щиты, говорят исследователи. Кроме того, новые открытия подогреют непрекращающиеся споры относительно завезенных когда-то европейцами диких лошадей в США, отмечают они. Многие считают этих диких лошадей инвазивным видом, в то время как по мнению других они — часть исконной фауны Северной Америки.

«Лошади существовали в Северной Америке долгое время и занимали здесь свою экологическую нишу, - говорит Вершинина. — Они вымерли около 11 тыс. лет назад, но это не так много времени с точки зрения эволюции. Современных диких североамериканских лошадей можно считать скорее реинтродуцированными (переселившимися на территорию, где они обитали ранее — «Газета.Ru».), чем инвазивными».

В целом же новые данные помогают с новой стороны взглянуть на исчезновение лошадей из Северной Америки — очевидно, это была региональная потеря популяции, а не вымирание. Хотя точные причины исчезновения не установлены, по всей видимости, дело было в изменившихся условиях жизни на территории Северной Америки. И, если бы часть лошадей к этому времени не перебралась в Азию, мог бы исчезнуть весь род.