Скелет прямобивневого лісового слона (палеолоксодона). Національний музей природничих наук (кит. 國立自然科學博物館, англ. National Museum of Natural Science), Тайвань ./Джерело.
Ще недавно сам факт розшифровки генома викопних тварин вражав уяву. І ось вже фахівці порівнюють ДНК відразу 7 видів стародавніх і сучасних слонів Африки, Євразії та Північної Америки, щоб реконструювати еволюцію сімейства Elephantidae (слонових), а ніхто не кричить: «Сенсація!»
Колись по нашій планеті бродило багато різноманітних слонів. Зараз від колишньої величі залишилося всього 3 види: азіатський слон Elephas maximus і два африканських види роду Loxodonta: саванний слон Loxodonta africana і лісовий слон Loxodonta cyclotis - та й то, два останні види іноді об'єднують в один.
З копалин слонових найбільш популярні мамонти, насамперед шерстистий мамонт Mammuthus primigenius, останні популяції якого вимерли на острові Врангеля 4 тис. років тому. Його родич з Північної Америки, колумбійський мамонт Mammuthus columbi, який жив у помірних широтах, повністю зник 11 тис. років тому, наприкінці льодовикового періоду.
Ще один чудовий викопний представник сімейства слонових - прямобивневий лісовий слон Palaeoloxodon, що зустрічався в Африці і Євразії. Традиційно палеолоксодонів вважали близькими родичами азіатського слона, але, згідно з новими даними палеогенетиків, ці викопні хоботні дуже близькі африканським лісовим слонам.
Отже, автори нового дослідження отримали високоякісні геноми двох лісових, двох саванних, двох азіатських слонів (це сучасні тварини), а з копалин - повний геном прямобивневого лісового слона віком 120 тис. років, чотири геноми вовнистих мамонтів, один геном колумбійського мамонта і чотири - американських мастодонтів. На підставі цих даних генетики постаралися відновити еволюційну історію сімейства слонових.
Отримані родовідні дерева в цілому відповідали уявленням вчених. Зокрема, два лісових слони (один з Центральної Африки і другий із Західної) утворили гілку, окрему від саванних слонів, зміцнивши уявлення дослідників про те, що в Африці слони утворюють все ж два окремих види.
Однак подальший аналіз показав, що ситуація набагато складніша. З'ясувалося це, коли дослідники почали шукати в геномах слонів ознаки гібридизації. Для цього генетики оцінювали відсоток «просунутих» алелей, загальних для різних видів слонів. І тут намалювалася дивовижна картина.
Перш за все, прямобивневий лісовий слон виявився гібридом, чий геном сформувався з трьох компонентів. Найбільший внесок у його ДНК зробив колись загальний предок лісових і саванних слонів (ймовірно, ще в Африці, де жили пращури європейського прямобивневого). Решта дві частини геному палеолоксодону сформовані шерстистим мамонтом і популяцією, спорідненою сучасним лісовим слонам. Несподівано, адже по будові прямобивневі слони ближче до своїх азіатських сородичів, ніж до африканських. Чи то у давніх мамонтів була якась схожість з азіатами, пізніше втрачена, чи то це конвергенція - незалежно виниклі подібні ознаки.
Ще незвичайна деталь: прямобивневий слон генетично більше схожий на одного з лісових слонів, ніж на іншого. 35 - 39% генома палеолоксодона дісталося йому саме від західноафриканських лісових слонів. Аналіз показав, що загальний предок лісових слонів жив між 609 і 463 тис. років тому. Отже, гібридизація з прямобивневим сталася після цієї дати.
Ось як все непросто! Однак автори зауважують, що описали найпростіший сценарій з можливих, реальна картина могла бути ще складнішою.
Крім цього, дослідження виявило ознаки змішання шерстистих і колумбійських мамонтів. Логічно, що північноамериканським шерстистим мамонтам колумбійці родичів, ніж євразійським. А пропорція колумбійської домішки у шерстистих мамонтів зменшується з півдня на північ - у мамонта з Аляски її менше, ніж у його родича з Вайомінга.
А що з гібридизацією сучасних лісових і саванних слонів? Колись ці види обмінювалися генами, але понад 1 млн років тому потік генів вичерпався. Дослідження показало, що після поділу популяцій лісових слонів (тобто 609 тис. років тому) обмін генами між ними і саванними родичами якщо і був, то дуже слабкий. Ознак більш пізнього змішання вчені не знайшли. Найцікавіше, що гібридизація між лісовими і саванними слонами відбувається і зараз в тій області, де їх ареали перекриваються. Це факт! І гібриди плодовиті, однак за межі гібридної зони їх гени не поширюються. Принаймні, помітних слідів цього процесу в геномах африканських слонів знайти не вдалося. І це знову підтверджує уявлення про те, що саванний і лісовий слони - різні види.
Дослідники оцінили час поділу еволюційних ліній різних слонових, виходячи з відомої - правда, дуже приблизної - швидкості мутування, а також вважаючи тривалість слонового покоління рівною 31 року.
Вийшло, що лісові слони «відгалужилися» від саванних 2 - 5 млн років тому - незабаром після того як їх загальний предок відокремився від лінії прямобивневих слонів. Приблизно в цей же час мамонти розійшлися з азіатськими слонами. Поділ колумбійських і шерстистих мамонтів відбувся пізніше, 1,5 - 0,7 млн років тому.
Початковий же поділ слонових стався 10 - 5 млн років тому - саме тоді африканська група відокремилася від предка азіатських слонів і мамонтів. Цифри добре узгоджуються з даними палеонтологів, у яких ця подія датувалася терміном 9 - 4,2 млн років тому.
Ще раніше - 10 - 28 млн років тому - всі слонові відокремилися від мастодонтів (за викопними останками ця подія датується 24 - 28 млн років).
M. americanum - американський мастодонт; М.
primigenius - шерстистий мамонт;
Е. maximus - азіатський сло
н; L. africana - африканський саванний сл
он; L. cyclotis_A - африканський лісовий слон (Центральна Афри
ка); L. cyclotis_F - африканський лісовий слон (Західна Афр
ика); Р. antiquus_N - прямобівневий слон.
Автори наводять ще деякі дані з еволюційної історії слонів, наприклад, з'ясовують, як змінювалися розміри їх популяцій.
Отже, що нового ми дізналися? Про те, що між близькими видами ссавців відбувається обмін генами, вченим вже добре відомо. Біологи спостерігали потік генів від одного виду до іншого (припустимо, від полярних ведмедів до бурих). Доведено існування гібридних за походженням видів - наприклад, північноамериканський лісовий вовк виявився гібридом койоту і сірого вовка. Зафіксовано обмін генами між вовками і шакалами або між бонобо і шимпанзе, а також ознаки гібридизації, що відбувалася колись між східними і західними горилами, орангутанами Суматри і Борнео, або навіть між предками шимпанзе і людини.
Ми звикли представляти еволюцію у вигляді розгалуженого дерева. Але як тільки генетики отримали можливість порівнювати геноми різних видів - з'ясувалося, що гілочки не тільки розходяться, але і регулярно сходяться, а здатність до гібридизації - це швидше норма, ніж виняток, у всякому разі, для ссавців. Ось і слони туди ж. Нове дослідження не тільки дає біологам нову інформацію для роздумів, але і пропонує модель для подальших досліджень на інших групах тварин. А ще дуже цікаво з'ясувати, які еволюційні переваги слони отримували в результаті гібридизації - може, так вони краще адаптувалися до нових умов після міграцій або при зміні клімату? Адже якщо різні види дарують один одному свої гени - значить, це навіщо-небудь потрібно. Демографічна модель еволюції слонових.
Вам може бути цікаво:
Міські жаби - найсексуальніші.