2013 yılında 560.000 ila 780.000 yıl önce yaşamış bir atın DNA’sı sıralandı.1. Şimdiye kadar analiz edilen en eski DNA örneğiydi. Ancak bu rekor, van der Valk ve meslektaşları tarafından kırıldı.2, yazıyor Doğa. Yazarlar, kuzeydoğu Sibirya’da bulunan ve ikisi bir milyon yıldan (Myr) önce yaşamış olan üç mamutun azı dişlerinden DNA elde ettiler.
Yazarlar, daha önce Sibirya permafrostundan toplanan azı dişlerinden DNA’yı izole ettiler. Kısa kalıntı DNA parçalarının geri kazanılmasını en üst düzeye çıkaran yöntemlere güvendiler. Soğuk hava, jeolojik zaman ölçeklerinde DNA’nın bozulmasını azaltmıştı.
Yazarlar, mamutları biyostratigrafiyi kullanarak tarihlendirdiler; burada azı dişlerinin toplandığı yerlerdeki faunal kalıntılar, kesin tarihlerin mevcut olduğu yerlerdeki fauna ile ilişkilendirildi. Ayrıca, mitokondri adı verilen hücresel bir organelde DNA’nın moleküler tarihlendirmesi yoluyla örneklerin antikliğini tahmin ettiler, çünkü mitokondriyal genomun daha yüksek bir yüzdesi, nükleer DNA’ndakinden daha yüksek bir sekanslama ile kaplandı (benzer tarih tahminleri, daha yeni iki örnek).
Mitogenom verileri, Chukochya olarak adlandırılan üç mamut örneğinin en sonuncusunun 680.000 yıldan daha uzun bir süre önce yaşadığını ortaya çıkardı (karşılaştırma için ikonik yünlü mamut, Mammuthus primigeniusfosil kayıtlarında ilk olarak 700.000 yıl önce ortaya çıktı3). Nükleer DNA kullanılarak yapılan filogenetik bir ağaçta Chukochya, Geç Pleistosen’den (129.000-12.000 yıl önce) tüm yünlü mamutları içeren bir grubun dışında kaldı. Bu bulgu, onu yünlü mamutun erken bir formu olarak tanımlayan Chukochya azı dişinin morfolojisi ile tutarlıdır.
Adycha adı verilen ikinci en eski mamut, 1.34 Milyon yıl önce Erken Pleistosen döneminde (yaklaşık 2.58 milyon ila 773.000 yıl önce) yaşadı. Yazarlar, Adycha’nın yünlü mamutların bir popülasyon atasına ait olduğunu ve Chukochya’dan önce yaşamış olduğunu buldular. Adycha molar ile Chukochya molar ve daha yeni yünlü mamutlar arasında mine kalınlığı, emaye plakaların sayısı ve yoğunluğu ve kronların yüksekliği açısından önemli farklılıklar vardı. Sorumlu genomik değişiklikleri tanımlayabilmek için bunların ve diğer morfolojik özelliklerin altında yatan gelişimsel genetik programları henüz yeterince kavrayamadık.4. İleride, kafatasının genetiğinin ve diş gelişiminin daha iyi anlaşılması, mamut genomiklerinin paleontoloji ile daha yakından örülmesini sağlayabilir.4.
Yazarlar, bu eski örneklerin genomlarını, hayvanların yünlü mamut soyundan gelenlerle karşılaştırarak, bu mamutların soğuk Sibirya ortamlarına nasıl adapte olduklarını incelediler. Kuzey enlemlerine adaptasyonun sonucu olduğu düşünülen birçok genetik varyant, yünlü mamutlarda, genomları Afrika savanınınkilerle karşılaştırılarak tespit edilmiştir (Loxodonta africana) ve Asyalı (En büyük fil) filler, aynı memeli ailesinin üyeleri5. Bu varyantlardan van der Valk et al. % 87’sinin Adycha’da ve% 89’unun Çukochya’da bulunduğunu gösterdi. Bu şaşırtıcı değil, çünkü permafrostta korunan herhangi bir soy, soğuk iklimlere zaten adapte edilmiş olmalı. Bununla birlikte, yazarlar, mamut soyunun gelişmesiyle birlikte daha fazla adaptasyon için de kanıt buldular. Örneğin, gen TRPV3, sıcaklığın algılanmasında rol alan, Geç Pleistosen yünlü mamutlarda daha fazla varyant taşıdı5 Ataların Chukochya’dakinden daha.
En eski mamut, mitogenomun yaklaşık 1.65 Myr önce yaşadığı tahmin edilen Krestovka’ydı (biyostratigrafi biraz daha yakın bir tarih önermesine rağmen). Filogenetik bir ağaç, Krestovka’nın popülasyon atalarından yünlü mamutlara kadar olmadığını gösterdi. Bunun yerine, kabaca 2 Myr önce Adycha-Chukochya-yünlü mamut soyundan ayrılan bir soyun parçasıydı. Araştırmacılar, Krestovka’nın Kuzey Amerika’ya yaklaşık 1.5 milyon yıl önce giren mamutların atası olduğunu öne sürüyorlar.6 ve Kolomb mamutuna (Mammuthus columbi) Kuzey ve Orta Amerika’daki ılıman iklim bölgelerinde (Şekil 1).
Yazarlar ayrıca, Kolomb mamutlarının nükleer genomlarında, Krestovka ve yünlü mamut soyları arasındaki iki karışım (melezleme) olayının imzasını buldular. Bunlardan ikincisi, yünlü mamutların yaklaşık 100.000 yıl önce Kuzey Amerika’ya girmesinden sonra meydana geldi.6. Bu olayda, Kolombiyalı mamut genomunun yaklaşık% 12’si, Geç Pleistosen yünlü mamutlardan DNA ile değiştirildi.
Kolomb mamut genomunun geri kalanı, daha önceki bir karışım olayının göstergesi olarak, Krestovka ve yünlü mamut soylarından eşit katkılar gösterdi. İki atadan kalma popülasyonun katkılarının herhangi bir oranda olabileceği düşünüldüğünde, bu türden 50:50’lik bir bölünme şaşırtıcı sayılabilir – örneğin 70:30 veya 10:90. Bölünme tesadüf olabilir, ancak van der Valk ve meslektaşları melez türleşme olasılığını öne sürüyorlar; bu iki soy arasındaki melezlerin yavruları, ebeveyn soylarından herhangi biriyle üremiyorlar.7.
Yazarlar, ilk hibridizasyonun yaklaşık 420.000 yıl önce gerçekleştiğini öne sürüyorlar, çünkü şu anda mitogenomların yünlü bir mamut soyundan Kolombiyalı mamutlara aktarıldığı görülüyor.2,8. Bununla birlikte, Kolomb mamutlarının ataları bu tarihten çok önce Kuzey Amerika’ya girdi ve yünlü mamutlar çok sonra3,6tarihin fosil kayıtları ile uyumlu hale getirilmesini zorlaştırıyor. Mitogenomlar fil ailesindeki türler arasında kolayca aktarılır8,9Bu yüzden belki de Geç Pleistosen mamutlarının filogenisi, tek bir türler arası transferden daha fazla olayı yansıtıyor. Alternatif olarak, nükleer genomda açıkça görülen hibridizasyon, mitogenomlar kullanılarak tahmin edilen zamanda gerçekleşmemiş olabilir. DNA, Kuzey Amerika’nın permafrost bölgesindeki Erken veya Orta Pleistosen mamut örneklerinden elde edilebilirse, bu, Kolombiyalı mamutların kökenlerine daha fazla ışık tutabilir.
Günümüzdeki birçok hayvan türü Erken Pleistosen sırasında veya sonrasında ortaya çıktı. Erken Pleistosen örneklerinden DNA elde etme yeteneği, bazı soylardaki genomik değişikliklerin artık derin zaman boyunca izlenebileceği ve modern türlerin evrimine dair içgörü sağlayabileceği anlamına geliyor. Modern genomlar genellikle popülasyonların yüzbinlerce yıllık demografik geçmişini anlamak için kullanılır; bu çıkarımlar artık numuneler gerçek zamanlı incelenerek doğruluk açısından test edilmelidir.
Derin zaman boyunca mitokondriyal ve nükleer genetik değişikliklerin izlenmesi, mamut evriminde mitokondriyal-nükleer etkileşimlerin (varsa) rolünü de ortaya çıkarabilir. Mitokondri, farklı türlerden hücreler arasında değiştirildiğinde laboratuvar ortamındamitokondriyal ve nükleer genler tarafından kodlanan proteinler arasındaki etkileşimler bozulabilir10. Bu tür bir bozulmanın, mitogenom soylarının evrimine veya yok olmasına neden olabileceği düşünülebilir.9. Van der Valk ve meslektaşlarının Kolombiyalı mamutlara yol açan melezleşmeye kadar mitogenom transferine güvendikleri göz önüne alındığında, bu araştırma yolu özellikle önemlidir.
Son olarak, biyostratigrafi, lemmings, pikas ve volkanlar gibi küçük türlerin dağılımı ve morfolojisine odaklanır. Küçük memelilerin bölgeler arasında genomik analizleri yoluyla biyostratigrafiye bir DNA bileşeni eklemek artık mümkün olmalıdır. Genom bilimi, Buz Devri devleri tarafından derin zamanlara itildi – onları çevreleyen küçük memeliler de yakında günlerini yaşayabilirler.