Древние лошади Северной Америки и Евразии обменивались генами через Берингийский мост

Все лошади Евразии происходят из Америки, хотя кажется, что должно быть наоборот. Новое исследование показало, что популяции лошадей на двух континентах были связаны друг с другом через Берингийский мост в периоды его открытия и перемещались по нему туда и обратно.

Credit:
Tom Tietz | 123rf.com

Исследование ископаемых останков древних лошадей северо-востока Евразии и Северной Америки провела большая научная команда под руководством специалистов из Калифорнийского университета в городе Санта-Круз, США; в нее вошли и российские биологи из Санкт-Петербурга и Екатеринбурга. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Molecular Ecology.

Ученые выясняли, какую роль в эволюции лошади играла Берингия, которая радикально меняла свои очертания из-за таяния и наступания ледников. Времена существования сухопутного Берингийского моста сменялись временами, когда суша была разделена Беринговым проливом, поэтому для животного мира Евразии и Северной Америки Берингия играла двойную роль — барьера и коридора для контактов. Последние периоды «открытого» Берингийского моста — 190–130 тысяч, 70–60 тысяч и 45–11 тысяч лет назад, при этом из-за климатических условий крупные виды животных не всегда могли там пройти.

Авторы работы изучили 262 образца костей и зубов древних лошадей из Евразии (Урал, Сибирь, восточный Китай) и Северной Америки (Юкон, Аляска, континентальная территория США). Большая часть образцов находилась в музейных коллекциях. Среди них были самая древняя на сегодня лошадь (возраст 700 тысяч лет, Юкон, Канада) и батагайская лошадь (возраст 5,5 тысяч лет, Батагайский кратер вечной мерзлоты, Якутия).

Из 78 образцов выделили ДНК, пригодную для анализа. Используя комбинацию метода дробовика и гибридизационного обогащения, секвенировали 19 митохондриальных геномов евразийских и 59 североамериканских древних лошадей (с покрытием от 4,2х до 2,29х) и два ядерных генома (с покрытием 25,1х и 25,9х) из Северной Америки. Всего проанализировали 190 митохондриальных и девять ядерных геномов, включая ранее опубликованные данные.

Ранние этапы эволюции лошадей происходили в Северной Америке, где сформировался род Equus. Около 4,4 млн лет назад предок всех лошадей (Equus caballus) отделился от ослов (Equus asinus). Филогения, построенная по митохондриальным и по аутосомным геномам, показывает, что ветви североамериканских и евразийских древних лошадей разошлись от миллиона до 800 тысяч лет назад. В дальнейшем эволюция этих линий продолжалась относительно независимо, но периодически они вступали в контакт. Ученые выделяют по меньшей мере два периода, в течение которых происходил генетический обмен между американской и евразийской популяциями лошадей. Возможно, генетических потоков было больше, но ограниченная выборка данных позволяет выявить только основные.

Первый эпизод генетического обмена имел место вскоре после того, как две линии разошлись, приблизительно 875–625 тысяч лет назад. Потоки генов были направлены в обе стороны, но преимущественно — с востока на запад, то есть из Северной Америки в Евразию. Второй эпизод случился в позднем плейстоцене, от 200 до 50 тысяч лет назад, гены также перемещались в обоих направлениях, но преимущественно с запада на восток, то есть из Евразии в Северную Америку. Согласно анализу митохондриальной ДНК, этому периоду соответствует появление в Северной Америке генетических клад А1 (160–117 тысяч лет назад) и А2 (144–93 тысяч лет назад), которые происходят из евразийской клады А и присоединяются к североамериканской кладе В. То, что они возникли примерно в одно и то же время, говорит об их синхронной миграции. Генетическая клада С (в нее входят образцы из Китая, Дальнего Востока России и Сибири) возникла в Евразии, отделившись от исходной евразийской клады А.

По аутосомным данным авторы оценили объем генетического обмена в первом эпизоде, он составлял 2–4% генома. Во втором эпизоде интенсивность генетического обмена снизилась. У более поздних евразийских лошадей обнаруживается меньше общих аллелей с древними юконскими лошадьми. Возможно, полагают ученые, в Евразии происходил отрицательный генетический отбор против североамериканских генов, подобно тому, как вредные гены неандертальцев вытеснялись из нашего генома.

Около 11 тысяч лет назад все североамериканские лошади вымерли. Ученые не знают, по какой причине — вероятно, в конце последнего ледникового периода в Северной Америке изменились климатические условия. И если бы лошади не перебрались раньше в Евразию, они бы исчезли с лица Земли, подчеркивают авторы работы. Как известно, домашних лошадей на американский континент завезли европейские колонизаторы. Возникает вопрос, считать ли этих лошадей инвазивным видом, или же, поскольку у них была длительная эволюционная история в Северной Америке, реинтродуцированным видом, возвращенным в прежние места обитания?

«Лошади существовали в Северной Америке долгое время, они заняли здесь экологическую нишу, — говорит Алиса Вершинина из Калифорнийского университета в Санта-Круз, первый автор статьи. — Они вымерли около 11 тысяч лет назад, но, с точки зрения эволюции, прошло не так много времени. Сегодняшних диких североамериканских лошадей будет правильно считать реинтродуцированными, а не инвазивными».

Источник

Vershinina A.O., et al. // Ancient horse genomes reveal the timing and extent of dispersals across the Bering Land Bridge // Molecular Ecology, 2021 May 10, DOI: 10.1111/mec.15977

Цитата по пресс-релизу


Добавить в избранное

Вам будет интересно