Το DNA από υπολείμματα μαμούθ αποκαλύπτει την ιστορία των τελευταίων επιζώντων κατοίκων

Ένας μικρός πληθυσμός από μαλλιαρά μαμούθ παγιδεύτηκε στο νησί Wrangel πριν από περίπου 10.000 χρόνια, όταν η άνοδος της στάθμης της θάλασσας χώρισε το νησί από την ηπειρωτική χώρα της Σιβηρίας. Μικροί, απομονωμένοι πληθυσμοί ζώων οδηγούν σε αιμομιξία και γενετικά ελαττώματα, και εδώ και πολύ καιρό πιστεύεται ότι τα μαμούθ στο νησί Wrangel υπέκυψαν τελικά σε αυτό το πρόβλημα πριν από περίπου 4.000 χρόνια.

Ωστόσο, μια εργασία που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Cell την Πέμπτη συνέκρινε γονιδιώματα 50.000 ετών από την ηπειρωτική χώρα και απομόνωσε μαμούθ του νησιού Wrangel και διαπίστωσε ότι αυτό δεν συμβαίνει. Αυτό που ανακάλυψαν οι συγγραφείς της έρευνας όχι μόνο αμφισβητεί την κατανόησή μας για αυτήν την απομονωμένη ομάδα μαμούθ και την εξέλιξη μικρών ομάδων, αλλά έχει επίσης σημαντικές επιπτώσεις στις προσπάθειες διατήρησης σήμερα.

Σοβαρή συμφόρηση

Είναι το αποκορύφωμα χρόνιας γενετικής αλληλουχίας από μέλη της διεθνούς ομάδας πίσω από αυτό το νέο έγγραφο. Μελέτησαν 21 γονιδιώματα μαμούθ – 13 από τα οποία αναλύθηκαν πρόσφατα από την επικεφαλής συγγραφέα Marianne DeHasek. Άλλες ακολουθήθηκαν πριν από χρόνια από τις συν-συγγραφείς Patricia Petchnerova, Φωτεινή Κανελίδου και Heloise Müller. Τα γονιδιώματα ελήφθησαν από μάλλινα μαμούθ της Σιβηρίας (Αρχέγονος μαμούθος), από την ηπειρωτική χώρα και το νησί πριν και μετά την απομόνωσή τους. Το παλαιότερο γονιδίωμα ήταν από ένα θηλυκό μαμούθ της Σιβηρίας που πέθανε πριν από περίπου 52.300 χρόνια. Τα μικρότερα γονιδιώματα προέρχονταν από αρσενικά μαμούθ στο νησί Wrangel που πέθανε περίπου την ίδια εποχή με το τελευταίο από αυτά τα μαμούθ (ένα πέθανε μόλις πριν από 4.333 χρόνια).

Είναι μια συναρπαστική και αποκαλυπτική χρονική περίοδος: Το δείγμα περιελάμβανε μαμούθ από έναν πληθυσμό που αρχικά ήταν μεγάλος και γενετικά υγιής, μετά πέρασε από απομόνωση και τελικά εξαφανίστηκε.

Η ομάδα σημείωσε στην έρευνά της ότι το μαμούθ έζησε μια «κλιματικά ταραχώδη περίοδο», ειδικά κατά τη διάρκεια μιας περιόδου ταχείας θέρμανσης που ονομάζεται «περίοδος θέρμανσης του κλίματος». Bowling-Allerud Interscholastic League (περίπου 14.700 έως 12.900 χρόνια πριν) – μια εποχή που άλλοι έχουν προτείνει ότι μπορεί να οδήγησε στην εξαφάνιση του τοπικού μάλλινου μαμούθ. Ωστόσο, τα γονιδιώματα των μαμούθ που μελετήθηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου δεν υποδεικνύουν ότι η αύξηση της θερμοκρασίας είχε αρνητικές επιπτώσεις.

Οι αρνητικές επιπτώσεις δεν εμφανίστηκαν – σημαντικά – παρά μόνο μετά την απομόνωση του πληθυσμού σε αυτό το νησί.

Οι προσομοιώσεις της ομάδας δείχνουν ότι ο συνολικός αριθμός των μαμούθ στο νησί Wrangel ήταν μικρότερος από 10 άτομα. Αυτό αντιπροσωπεύει μια σοβαρή συμφόρηση πληθυσμού. Αυτό έχει παρατηρηθεί γενετικά από αυξημένες περιπτώσεις ομοζυγωτίας εντός του γονιδιώματος, που συμβαίνει όταν και οι δύο γονείς συνεισφέρουν σχεδόν πανομοιότυπα χρωμοσώματα, και τα δύο προερχόμενα από πρόσφατο πρόγονο. Η ομοζυγωτία στα μαμούθ που απομονώθηκαν στο νησί Wrangel ήταν τέσσερις φορές μεγαλύτερη από ό,τι πριν ανέβει η στάθμη της θάλασσας.

Παρά αυτόν τον επικίνδυνα μικρό αριθμό μαμούθ, συνήλθαν. Το μέγεθος του πληθυσμού, καθώς και το επίπεδο ενδογαμίας και γενετικής ποικιλότητας, παρέμειναν σταθερά για τα επόμενα 6.000 χρόνια μέχρι την εξαφάνισή τους. Σε αντίθεση με την αρχική συμφόρηση πληθυσμού, οι γονιδιωματικές υπογραφές με την πάροδο του χρόνου φαίνεται να υποδεικνύουν ότι η ενδογαμία τελικά μετατοπίστηκε σε ζεύγη πιο απομακρυσμένων συγγενών, υποδεικνύοντας είτε μεγαλύτερο πληθυσμό μαμούθ είτε αλλαγή συμπεριφοράς.

Οι προσομοιώσεις τους δείχνουν ότι το μέγεθος του πληθυσμού θα είχε αυξηθεί σε περίπου 200 με 300 μαμούθ μέσα σε είκοσι γενιές. Αυτό είναι σύμφωνο με την αργή μείωση της ετεροζυγωτίας που βρήκαν στο γονιδίωμα.

Μακροπρόθεσμες αρνητικές επιπτώσεις

Το μαμούθ του νησιού Wrangel μπορεί να επιβίωσε παρά τις πιθανότητες και τα επιβλαβή γενετικά ελαττώματα μπορεί να μην προκάλεσαν την εξαφάνισή του, αλλά η έρευνα δείχνει ότι η ιστορία του είναι πολύπλοκη.

περίπου 7.608 Σήμερα, το νησί Wrangel είναι 1,2 τετραγωνικά χιλιόμετρα, ελαφρώς μεγαλύτερο από την Κρήτη, και θα παρείχε αρκετό χώρο και πόρους, παρόλο που αυτά τα ζώα ήταν τεράστια. Για παράδειγμα, για 6.000 χρόνια μετά την απομόνωσή τους, αυτά τα ζώα υπέφεραν από κατάθλιψη ενδογαμίας, η οποία αναφέρεται σε αυξημένη θνησιμότητα ως αποτέλεσμα της αιμομιξίας και των συνακόλουθων μειονεκτημάτων.

Αυτή η ενδογαμία προώθησε επίσης τον καθαρισμό των επιβλαβών μεταλλάξεων από τις φυλές. Αυτό μπορεί να ακούγεται καλό—και μπορεί να είναι—αλλά συνήθως συμβαίνει επειδή τα άτομα που φέρουν δύο αντίγραφα επιβλαβών μεταλλάξεων πεθαίνουν ή αποτυγχάνουν να αναπαραχθούν. Άρα είναι καλό μόνο αν ο πληθυσμός το επιζήσει.

Τα αποτελέσματα της ομάδας δείχνουν ότι η εκκαθάριση γενετικών μεταλλάξεων μπορεί να είναι μια μακρά εξελικτική διαδικασία. «Η εκκαθάριση των επιβλαβών μεταλλάξεων για πάνω από 6.000 χρόνια ουσιαστικά δείχνει μακροπρόθεσμα αρνητικά αποτελέσματα που προκαλούνται από αυτές τις πολύ επιβλαβείς μεταλλάξεις», εξήγησε στο «The Wrangel» η επικεφαλής συγγραφέας Marian DeHasek, μια παλαιογενετική που ολοκλήρωσε το διδακτορικό της στο Κέντρο Παλαιογενετικής Ο πληθυσμός των νησιών παρέμεινε για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα, αυτό υποδηλώνει ότι ο πληθυσμός υπέφερε αρνητικά αποτελέσματα από αυτές τις μεταλλάξεις μέχρι να εξαφανιστεί».