Сравнивая геномы современных слонов и нескольких шерстистых мамонтов, включая отдельных особей, живших с разницей в 600 000 лет, ученые получили новое представление об эволюции этих символов ледникового периода. Исследование показало, что отличительные черты, такие как пушистый мех и жировые отложения, уже были генетически закодированы у ранних шерстистых мамонтов, но эти и другие характеристики, похоже, стали более выраженными по мере того, как мамонты адаптировались к Сибири на протяжении сотен тысячелетий, пишет ScienceAlert. 

"Есть также много других адаптаций, таких как метаболизм жира и восприятие холода, которые не так очевидны, потому что они находятся на молекулярном уровне", — говорит первый автор исследования Дэвид Диез-дель-Молино из Центра палеогенетики в Стокгольме.

В эпоху плейстоцена (2,588 миллиона лет назад — 11,7 тысячи лет назад) существовало множество видов мамонтов. Все они, вероятно, были потомками более раннего африканского мамонта (Mammuthus africanavus), мигрировавшего на север. Евразия долгое время была домом для степного мамонта (M. trogontherii), вероятного предка более известного шерстистого мамонта (M. primigenius), впервые появившегося около 700 000 лет назад в Азии.

Шерстистые мамонты процветали в холодных условиях своего времени, размножаясь не только в Азии, но и по всему миру. Они распространились в Европу и пересекли так называемый Берингов сухопутный мост в Северную Америку.

Мутации сделали мамонта шерстистым

Чтобы пролить свет на генетические мутации, которые привели к появлению шерстистых мамонтов, Диес-дель-Молино и его коллеги сравнили геномы 28 современных африканских и азиатских слонов с геномами 23 шерстистых мамонтов из Сибири.

Большинство из этих мамонтов считаются довольно современными, но один экземпляр — 700 000-летний Чукочья, является одним из старейших известных образцов.

"Наличие генома Чукочья позволило нам идентифицировать ряд генов, которые эволюционировали в течение жизни шерстистого мамонта как вида, — говорит старший автор исследования и ученый в области эволюционной геномики Лав Дален. — Это позволяет нам изучать эволюцию в режиме реального времени, и мы можем сказать, что эти специфические мутации уникальны для шерстистых мамонтов, и их не было у их предков".

Ученые говорят, что включение такого количества геномов мамонтов в одно исследование имеет большое значение. В то время как в более ранних работах изучались геномы одного или двух отдельных мамонтов, это первый анализ с таким большим размером выборки. Благодаря этому ученым удалось идентифицировать генетические мутации, которые были распространены среди мамонтов и, следовательно, являлись механизмом адаптации, а не представляли собой случайные "странности", возникшие у некоторых особей.

Исследование показало, что геном Чукочья имеет 91,7 процента мутаций, ответственных за изменения кодирования белков, наблюдаемые у более поздних шерстистых мамонтов. Это говорит о том, что ранние шерстистые мамонты уже имели некоторые отличительные черты, когда отделились от своих степных сородичей.

И хотя волосяной покров первых шерстистых мамонтов скорее всего уже был более густым, чем у других видов, ученые считают, что самые яркие характеристики у них находились в лишь в зачатке. "Самые ранние шерстистые мамонты не были полностью развиты, — говорит Дален. — Возможно, у них были большие уши, а их шерсть была другой — возможно, менее изолирующей и пушистой по сравнению с более поздними представителями".

Появление более пушистого меха, вероятно, было адаптивным в Сибири ледникового периода. Меньшие уши также помогают уменьшить потерю тепла, как и другие способности, которые шерстистые мамонты развили и усовершенствовали с течением времени.

Не только мамонты

Исследователи обнаружили гены этих признаков в геномах мамонтов и заметили сходство с неродственными животными, которые в настоящее время населяют Арктику.

"Мы обнаружили некоторые высокоразвитые гены, связанные с метаболизмом и накоплением жира, которые также встречаются у других арктических видов, таких как северные олени и белые медведи, что означает, вероятно, конвергентную эволюцию этих генов у адаптированных к холоду млекопитающих", — говорит Диес-дель-Молино.

Остается неясным, почему именно шерстистые мамонты пережили "геномный кризис", но все же вымерли несколько тысяч лет назад. Возможно, густой мех и другие меры приспособления к ледниковому периоду могли стать обузой по мере потепления климата, усугубившись другими угрозами, например, охотой со стороны людей.

Исследование было опубликовано в журнале Current Biology.