Opplyst DNA fra Pleistocene Era Mammoth Lineages | McDonnell Boehnen Hulbert & Berghoff LLP

TullmammoMammuthus primigenius) er et ikonisk dyr, som den sabeltannede tigeren eller si veJa, fra en tid i menneskets historie da vår posisjon på toppen av den globale næringskjeden definitivt ikke var garantert (og å være byttedyr på noe var ikke bare begrenset til andre mennesker). Kanskje dette er en av grunnene til at oppstandelsen av mammuter som bruker teknologi som ligner på Jurassic Park, har litt valuta og appell (Men se Hvordan klone en mammut av grunner er dette kanskje ikke en god ide). Kanskje paradoksalt nok oppsto mammuten i Afrika for 5 millioner år siden og som sin (veldig) fjerne homo sapiens slektninger migrerte for å kolonisere den nordlige halvkule, og de fleste evolusjonære tilpasningene til nye habitater (og spesifikasjonen som fulgte dem) steg i pleistocene-tiden (fra ca 2,6 millioner til 12 år siden). Ut av disse spesieringshendelsene kom den colombianske mammuten i Nord-Amerika for rundt 1,5 millioner år siden og den «klassiske» ullmammut i det nordøstlige Sibir for rundt 700 000 år siden.

Nylig belyste et internasjonalt team * noen genetiske forhold mellom mammuter ved hjelp av DNA ekstrahert fra prøver fra tidlig og midt-Pleistocene, i en artikkel med tittelen «Million år gammelt DNA belyser mammut genomisk historie, «i magasinet Natur. Disse resultatene, kalt «deep-time paleogenomics» av forfatterne, ble hentet fra tre eksemplarer, hvorav to var over 1 million år gamle. Prøvene representerte to forskjellige linjer som var tilstede i Øst-Sibir i det tidlige Pleistocene, hvorav den ene resulterte i populasjoner av ullmammutter som overlevde og ble samtidige til mennesker. Den tredje avstamningen ga opphav til de første mammutene i Nord-Amerika (Mammuthus columbi), resultatet av en hybrid mellom disse to linjene i Sibir i midten av Pleistocene. Og kanskje ikke overraskende, fant disse forskerne at det meste av den kalde tilpasningen som ble observert hos disse dyrene, var til stede i prøver fra en million år siden.

Som disse forskerne rapporterte, ble DNA ekstrahert fra alle tre prøvene ved hjelp av nå etablerte teknikker for sterkt nedbrutt DNA-prøver og forberedte biblioteker. Bibliotekene ble sekvensert og disse sekvensene ble sammenlignet med genomiske DNA-sekvenser fra den afrikanske savanneelefanten (Loxodonta africana) og mitokondrie-DNA fra asiatisk elefant (Den største elefanten). Kanskje ikke uventet, var DNA i prøven «betydelig mer fragmentert og hadde høyere nivåer av cytosindeaminering enn DNA fra permafrostbevarte prøver som dateres til den sene Pleistocene-delperioden,» som krever endringer i analyseprotokoller. Sekvens. Disse forskerne rapporterte imidlertid at de fikk fullstendige mitokondrie-DNA-genomer fra alle tre prøvene og 49 millioner (fra den eldste prøven, kalt Krestovka), 884 millioner (Adycha-prøven) og 3.671 millioner basepar (prøven fra Chukochya) fra kjernefysisk genomiske data. av de tre prøvene (med den høyeste DNA-utvinningen som kommer fra den siste prøven, som fra tannens morfologi ble antatt å være et tidlig ullmammotprøve).

READ  Bærekraftig hus: 8 bærekraftige og miljøvennlige hjem

Alderen til disse prøvene ble deretter bestemt ved bruk av mitokondrielle DNA-sekvenser, fra 1,65 Ma (2,08-1,25 Ma; Krestovka), 1,34 Ma (1,69-1,06 Ma; Adycha) og 0,87 Ma (1,07-0,68 Ma; Chukochya). Genomisk DNA ble brukt for å verifisere de to prøvene som hadde den høyeste mengden oppnådd gDNA-sekvens, mot estimater av det høyeste antallet endringer i den siste forfedren til det afrikanske savannelementet, som ga 1,28 Ma (1,64–0, 92 Ma) og 0,62 Ma (henholdsvis 1,00– 0,24 Ma). Disse resultatene var lik datoer hentet fra generelt mer intakt mitokondrie-DNA, men forfatterne advarte om at «denne analysen er basert på lave dekningsdata og konfidensintervallene er brede.» Forfatterne bemerker imidlertid også at «[t]DNA-baserte aldersestimater for [the two genomic DNA] prøvene stemmer overens med geologiske aldersledninger som ble avledet uavhengig av biostratigrafi og paleomagnetisme. «

Genetiske analyser indikerte at prøvene var divergerende fra kjente mammutarter av sen Pleistocene, og var i samsvar med de to yngste prøvene (Adycha og Chukochya) som forfedre til ullmammutter, mens det eldste eksemplaret (Krestovka) tilsynelatende tidligere avveg fra arten delt mellom ullmammut og de colombianske (nordamerikanske) mammutene. Disse forfatterne estimerte at det eldste eksemplaret hadde skilt seg fra senere mammutlinjer for mellom 2,66 og 1,78 millioner år siden, basert på mitokondrie og genomisk DNA-data, og hadde færre avledede alleler som skilte seg fra asiatisk elefant enn de to yngste (noe som indikerer et nærmere evolusjonært forhold) . På grunn av den relative nærheten i tid for de eldre og en av de yngre prøvene, er disse resultatene i samsvar med disse to linjene som til sammen bebodde Øst-Sibir i det tidlige Pleistocene, og de tidligste atskilt fra alle arter av senere mammutter før mammuter dukket opp i Nord Amerika. .

READ  Squeezie er tilbake på Twitch og vil nå være live på onsdagskvelder - Breakflip

Med hensyn til den colombianske (nordamerikanske) mammuten, indikerte genetiske analyser også at disse mammutene delte en større andel av deres forfedre fra de tidligere divergerte Krestovka-artene, som viste «en overdreven fordeling av avledede alleler mellom den colombianske mammuten og Krestovka-prøven. «. Denne statistikken var også i samsvar med en migrasjon av n blandede populasjoner av mammutter av Krestovka-prøven (38-43% forfedre) og ullmammut (57-62% forfedre). En mer detaljert analyse av senere colombianske mammutprøver indikerte en annen blanding med ullmammutarter fra Nord-Amerika.

Forskerne evaluerte deretter de genetiske tilpasningene som forventes å bli funnet i etterkommerne til afrikanske elefanter som bor i Sibir, spesielt kaldtoleranse og åpne habitattilpasninger. Disse analysene ble utført ved hjelp av proteinkodende deler av den genetiske informasjonen avledet fra disse prøvene sammenlignet med kjente tilpasninger av ullmammutter fra den sene Pleistocene (sammenlignet med afrikanske og asiatiske elefanter, som bar de «forfedre» allelene). Som rapportert i artikkelen var «85,2% (782 av 918) og 88,7% (2578 av 2 906) av de mammut-spesifikke proteinkodende endringene allerede til stede i Adycha-genomene … og Chukochya [specimens], henholdsvis. «Disse prøvene viste ikke spesifikke genetiske endringer som oppstår i disse populasjonene som svar på kjente endringer i mammutklima og morfologi som oppstår i midten av Pleistocene. Disse forskerne forhørte også DNA-prøvene for 91 endringer som er kjent for å ha oppstått i mammutlinjen. . Disse inkluderte gener som antas å være involvert i «hårvekst, døgnrytme, vindkjøling og hvite og brune fettavsetninger», fant forskerne at «det store flertallet av kodingsendringene var tilstede i både Adycha (87%) og Chukochya ( 89%). ) genomer. «Tvert imot, et annet gen («TRPV3, som koder for en forbigående temperaturfølsom reseptorkanal som potensielt er involvert i vindkjøling og hårvekst «) hadde bare 2 av 4 aminosyresekvensendringer funnet i sen Pleistocene ullmammutter, noe som indikerer disse forfatterne at disse genetiske endringene» skjedde over flere hundre tusen år, snarere enn i løpet av en kort utbrudd av adaptiv evolusjon. «

Forfatterne konkluderer med en diskusjon av resultatene som tyder på en blanding av en mammutfader som oppsto tidligere med ullmammutter for å produsere den colombianske (nordamerikanske) mammuten gjennom en «hybrid speciation event» som resulterte i en blanding på nesten 50:50. arter. . Mitokondrielle DNA-evalueringer antydet at den siste vanlige kvinnelige forfaren til alle sen-Pleistocene colombianske mammuter levde for rundt 420 000 år siden, som disse forfatterne bruker som minimumsdato for blandingshendelsen. Fordi mammuter er kjent for å ha eksistert i Nord-Amerika for 1,5 millioner år siden, postulerer disse forfatterne den første koloniseringen av Nord-Amerika av den forfedre arten Krestovka. De avslutter rapporten med å si:

READ  Hva ligger bak de utskårne dyrene i norske stavkirker?

Gjenopprettingen av DNA som er mer enn en million år gammel bekrefter tidligere teoretiske spådommer om at den gamle genetiske posten kan strekke seg utover det som tidligere er vist. Vi forventer at ytterligere gjenfinning og analyse av genomene fra tidlig og midtre Pleistocene vil ytterligere forbedre vår forståelse av den komplekse naturen til evolusjonær endring og spesiering. Resultatene våre fremhever verdien av flerårige frosne miljøer ved å forlenge tidsgrensene for DNA-utvinning, og antyder et dypt fremtidig kapittel i gammel DNA-forskning der prøver med høy breddegrad vil spille en viktig rolle.

* Fra Center for Paleogenetics, Stockholm, Sverige; Institutt for bioinformatikk og genetikk, Naturhistorisk museum, Stockholm, Sverige; Institutt for celle- og molekylærbiologi, svensk nasjonal bioinformatikkinfrastruktur, biovitenskapslaboratorium, Uppsala universitet, Uppsala, Sverige; Zoologisk institutt, Stockholms universitet, Stockholm, Sverige; Computational Biology and RNA Section, Department of Biology, University of Copenhagen, København, Danmark; Francis Crick Institute, London, Storbritannia; Institutt for biomolekylær ingeniørvitenskap, University of California Santa Cruz, Santa Cruz, CA; Institutt for biokjemi og biologi, University of Potsdam, Potsdam, Tyskland; Institutt for biologiske vitenskaper, Midtøsten tekniske universitet, Ankara, Tyrkia; Institutt for geovitenskap, Natural History Museum, London, Storbritannia; Fakultet for plantebeskyttelse, China Agricultural University, Beijing, Kina; Museum of the Norwegian Arctic University, UiT – Norwegian Arctic University, Tromsø, Norge; Geological Institute, Russian Academy of Sciences, Moskva, Russland; Institutt for økologi og evolusjonær biologi, University of California Santa Cruz, Santa Cruz, CA; Howard Hughes Medical Institute, University of California Santa Cruz, Santa Cruz, CA; og Institutt for arkeologi og klassiske studier, Stockholms universitet, Stockholm, Sverige.

Bilde av Model Woolly Mammoth Royal BC Museum i Victoria av Thomas Quine fra Wikimedia Commons under Generisk lisens Creative Commons Attribution 2.0.

Legg att eit svar

Epostadressa di blir ikkje synleg. Påkravde felt er merka *