Мексиканская ветвь мамонтов: дивергентная родословная, скрытая в древней ДНК
Строительство аэропорта на территории к северо-востоку от Мехико неожиданно превратилось в масштабную палеонтологическую экспедицию: в ходе земляных работ было обнаружено не менее 110 скелетов мамонтов, а также многочисленные останки других ископаемых животных. Эти находки открыли дверь в прошлое, позволив ученым заглянуть в генетическую историю одного из самых загадочных видов мамонтов — колумбийского мамонта (Mammuthus columbi), ранее плохо изученного на молекулярном уровне.
Колумбийский мамонт долгое время считался доминирующим видом на территории Северной и Центральной Америки, в то время как его ближайший родственник — шерстистый мамонт (Mammuthus primigenius) — населял более холодные регионы, включая Канаду и северные части США. Предполагалось, что колумбийский мамонт возник в результате гибридизации между шерстистыми мамонтами и степным мамонтом (Mammuthus trogontherii), мигрировавшим с Евразии, примерно 800 000–400 000 лет назад. Однако происхождение и генетическая структура этого вида оставались неясными, особенно в южных регионах, где условия для сохранения древней ДНК крайне неблагоприятны.
Новое исследование, опубликованное в журнале Science, проливает свет на эти тайны, основываясь на анализе митохондриальной ДНК мамонтов, найденных как на территории будущего аэропорта, так и в соседнем Тультепеке, где проводились раскопки с 2016 по 2019 год. Получение пригодной для анализа ДНК в тропических и субтропических зонах — задача чрезвычайно сложная, поскольку высокие температуры и влажность ускоряют разрушение органических молекул. В отличие от хорошо сохранившихся образцов с Крайнего Севера, где морозные условия действуют как естественный морозильник, мексиканские ископаемые долгое время считались генетически недоступными. Тем не менее, исследователям удалось преодолеть этот барьер, извлекая митохондриальную ДНК из зубов мамонтов — структур, наиболее устойчивых к разрушению. Хотя такой подход позволяет проследить лишь материнскую линию и не отражает полной картины ядерного генома, он дает уникальную возможность изучить эволюционные ветви, которые ранее оставались вне поля зрения.
Результаты оказались поразительными. Анализ выявил отдельную митохондриальную линию, обозначенную как клада 1G, которая резко отличается от всех известных североамериканских линий колумбийских мамонтов. Более того, внутри самой 1G были обнаружены значительные генетические различия, указывающие на глубокую дивергенцию. Уровень генетического разнообразия внутри мексиканской группы оказался сравнимым с разницей между основными митохондриальными линиями мамонтов, населявших Америку севернее. Это открытие ставит под сомнение представление о колумбийском мамонте как о генетически однородном виде и указывает на возможное существование изолированных популяций, развивавшихся независимо в течение длительного времени.
Ученые предложили два возможных объяснения такой генетической сложности. Первое предположение заключается в том, что до гибридизации с предками, схожими со степным мамонтом (M. trogontherii), уже существовала генетически структурированная популяция шерстистых мамонтов (M. primigenius), чьи разные материнские линии впоследствии участвовали в формировании M. columbi. Второе объяснение предполагает, что различные популяции M. primigenius вступали в гибридизацию с похожей линией в разное время, что привело к появлению нескольких дивергентных митогеномов у колумбийских мамонтов. Исследователи склоняются к первому сценарию, считая его более вероятным, поскольку он лучше объясняет наблюдаемое разнообразие без необходимости предполагать многократные независимые гибридизации.
Дополнительную поддержку этим выводам дало радиоуглеродное датирование ископаемых, которое показало, что разные генетические линии сосуществовали в регионе в позднем плейстоцене — от 40 000 до 12 700 лет назад. Это означает, что мексиканская популяция мамонтов не была временным явлением, а представляла собой устойчивую, генетически разнообразную группу, адаптированную к местным условиям и, возможно, изолированную от северных популяций.
Это исследование имеет важное значение не только для понимания эволюции мамонтов, но и для методологии палеогенетики в целом. Оно демонстрирует, что получение древней ДНК возможно даже в тропических и субтропических зонах, ранее считавшихся непригодными для таких анализов. Это открывает новые горизонты для изучения вымерших видов в регионах, богатых палеонтологическими находками, но бедных на молекулярные данные. Кроме того, открытие генетически уникальной линии мамонтов в Мексике подчеркивает необходимость расширения географического охвата при изучении эволюционной истории — только так можно получить полную картину миграций, адаптаций и взаимодействий древних видов.
Таким образом, строительство аэропорта, вызвавшее споры из-за своей экологической и культурной составляющей, неожиданно стало источником бесценного научного знания. Окаменелости, случайно обнаруженные под слоем грунта, рассказали историю, охватывающую сотни тысяч лет эволюции, миграций и гибридизации. Они напомнили, что даже в сердце быстро развивающегося современного мира могут храниться ключи к разгадке древних тайн — и что каждый слой земли может оказаться страницей еще не написанной главы в книге жизни.