Слоны когда-то были среди самых распространенных семей животных. Однако сегодня существуют только три вида: два вида рода Loxodonta — лесной слон (Loxodonta cyclotis) и слон саванны (Loxodonta africana), которые ограничены Африкой; и один из рода слонов, который является эндемическим для Азии (Elephas maximus).
Чтобы восстановить их эволюционную историю, международная команда ученых изучила 14 геномов из нескольких живых и вымерших видов слонов. Результаты представлены в материалах Proceedings of the National Academy of Science.
Команда, возглавляемая исследователями из Большого института Массачусетского технологического института и Гарвардской медицинской школы, Университета Уппсалы, Университета Потсдама и Университета Макмастера, упорядочила и проанализировала 14 геномов из нескольких видов слонов: двух лесных слонов, двух слонов саванны и двух азиатских слонов, 120 000-летнего слона (палеолоксодон), четырех мамонтов (Mammuthus primigenius), одного колумбийского мамонта (Mammuthus columbi), а также двух американских мастодонтов (Mammut americanum), которые являются вымершим дальними родственниками современных слонов.
Детальный анализ показывает, что смешение генов между разными видами слонов является общей чертой их истории, вопреки предыдущим исследованиям, которые представляли их развитие в виде простого эволюционного дерева. Тем не менее, смешение генов практически остановилось среди живых слонов, что добавляет растущих опасений относительно будущего нескольких видов, которые остаются на Земле.
«Интербридинг (скрещивание между разновидностями внутри вида) может помочь объяснить, почему мамонты были настолько успешны в таких разнообразных средах и в течение столь длительного времени, важно, что эти геномные данные также говорят нам о том, что биология беспорядочна и что эволюция происходит не организованным, линейным образом», сказал ведущий автор д-р Хендрик Пойнар, директор Центра ДНК Макмастера и главный исследователь Института инфекционных исследований им. Майкла Г. Дегрота.
«Комбинированный анализ данных генома от всех этих древних слонов и мастодонтов поднял занавес на историю популяции слонов, выявив сложность, о которой мы просто не знали раньше».
Например, анализ ДНК вымершего прямобивневого лесного слона (Palaeoloxodon antiquus) показал, что он был гибридом с генным составом, происходящим от древнего африканского слона, шерстистого мамонта и современных лесных слонов.
«Это один из старейших высококачественных геномов, который в настоящее время существует», — сказал ведущий со-автор доктор Майкл Хофрейтер из Университета Потсдама в Германии.
Команда также нашла дополнительные свидетельства скрещивания среди колумбийских и шерстистых мамонтов.
Несмотря на их совершенно разные места обитания и размеры, авторы полагают, что шерстистые мамонты встретили колумбийских мамонтов на границе ледников и в более умеренных экотонах (переходных территориях между тундрой и лесом) Северной Америки.
Поразительно, что исследователи не обнаружили генетических свидетельств скрещивания между двумя из трех оставшихся в мире видов — лесными и саванными слонами, что свидетельствует о том, что они жили в почти полной изоляции за последние 500 000 лет, несмотря на то, что они живут в соседних местах обитания в Африке.
«В природоохранных сообществах велись споры о том, являются ли африканские саванные и лесные слоны двумя разными видами», — говорит один из ведущих авторов исследования профессор Дэвид Рейх. «Наши данные показывают, что эти два вида были изолированы друг от друга в течение длительных периодов времени, делая каждого достойным независимого статуса сохранения».
В будущих исследованиях необходимо будет изучить разнообразие как живых, так и вымерших древних слонов и исследовать изменения структуры популяции на расстоянии и во времени.
«Получение технической картины структуры популяции слонов также может иметь непосредственное значение для усилий по их сохранению», — сказал д-р Дэвид Рейх.
Больше информации: Eleftheria Palkopoulou et al. A comprehensive genomic history of extinct and living elephants. PNAS, published online February 26, 2018; doi: 10.1073/pnas.1720554115