В 1898 году два самца льва терроризировали лагерь строителей моста на реке Цаво в Кении. Огромные животные без грив пробирались на территорию по ночам и утаскивали своих жертв прямо из палаток. Печально известные "людоеды Цаво" убили по меньшей мере 31 человека, прежде чем подполковник Джон Генри Паттерсон, инженер-строитель проекта, застрелил их. В 1925 году он продал останки хищников Музею естественной истории Филда в Чикаго.

В новом исследовании сотрудники музея вместе с учеными Иллинойского университета в Урбане-Шампейне провели анализ волосков, извлеченных из сломанных зубов львов. В научной работе использовались микроскопия и геномика для идентификации некоторых видов.

Изначально эти волоски в начале 1990-х годов обнаружил менеджер по коллекциям музея Томас Гноске. Он нашел черепа львов в хранилище и осмотрел их на предмет признаков того, что они ели. Гноске был первым, кто определил, что это были самцы старшего возраста, несмотря на отсутствие гривы. Он также был первым, кто заметил, что за время жизни хищников тысячи сломанных и уплотненных волос скопились в открытых полостях поврежденных зубов.

В 2001 году Гноске и Джулиан Кербис Петерханс, профессор Университета Рузвельта и внештатный куратор Музея имени Филда, впервые сообщили, что зубы львов были сильно повреждены и это, как они предположили, могло способствовать нападениям на людей. Также они рассказали о волосах, застрявших в сломанных и частично заживших зубах. Предварительный анализ некоторых образцов показал, что они принадлежали канне, импале, ориксу, дикобразу, бородавочнику и зебре.

Разработка новых методов

В свежем исследовании Гноске и Петерханс снова провели анализ некоторых волос. Соавторы Огето Мвеби, старший научный сотрудник Национального музея Кении, и Ндухиу Гитахи, научный сотрудник Университета Найроби, отвечали за микроскопию. Постдокторант Университета Иллинойса Алида де Фламингх провела геномное исследование совместно с профессором антропологии Университета Иллинойса Рипаном С. Малхи.

Малхи, де Фламингх и их коллеги разрабатывают новые методы изучения прошлого путем секвенирования и анализа древней ДНК, сохранившейся в биологических артефактах. Их работа в партнерстве с коренными общинами дала многочисленные сведения о миграции людей, а также до- и постколониальной истории Америки. Они помогли разработать инструменты для определения видов и географического происхождения современных и древних бивней африканских слонов. А также продвинулись в усилиях по выделению и секвенированию ДНК из музейных образцов и проследили миграцию и геномную историю собак в Америке.

В текущей работе де Фламинг сначала нашла знакомые признаки возрастной деградации в том, что осталось от ядерной ДНК в волосках из зубов львов. "Чтобы установить подлинность образца, который мы анализируем, мы смотрим, есть ли в материале закономерности, обычно встречающиеся в древней ДНК", — объясняет она.

После того как образцы были аутентифицированы, де Фламинг сосредоточилась на митохондриальной ДНК (мтДНК). У людей и других животных митохондриальный геном наследуется от матери и может использоваться для отслеживания матрилинейных линий во времени.

Исследователи заявили, что сосредоточение внимания на мтДНК в волосах имеет несколько преимуществ. Предыдущие работы показали, что структура волос сохраняет мтДНК и защищает ее от внешнего загрязнения. Также этот материал гораздо более распространен, чем ядерная ДНК.

Команда создала базу данных профилей мтДНК потенциальных видов добычи, которую сравнивали с результатами анализа волос. Исследователи учитывали животных, предложенных в более ранних работах, и тех, которые, как известно, присутствовали в Цаво во время жизни львов.

Кроме того, ученые разработали методы извлечения и анализа мтДНК из крошечных фрагментов волос. "Традиционно, когда хотят получить ДНК из волос, то сосредотачиваются на фолликуле, в котором будет много ядерной ДНК, — говорит Малхи. – Но у нас были фрагменты волосяных стержней возрастом более 100 лет".

Усилия оправдались

В результате трудоемкой работы ученым удалось получить кладезь информации. "Анализ ДНК волос выявил жирафа, человека, орикса, водяного козла, гну и зебру в качестве добычи, а также идентифицировал шерсть самих львов", — сообщают исследователи.

Было обнаружено, что у хищников был один и тот же унаследованный по материнской линии митохондриальный геном, что подтверждает ранние сообщения о том, что они были братьями. Их мтДНК также соответствовала происхождению из Кении или Танзании.

Команда выяснила, что львы съели по меньшей мере двух жирафов, а также зебру, которая, вероятно, обитала в регионе Цаво.

А вот обнаружение мтДНК гну стало неожиданностью, поскольку ближайшая популяция этих животных в конце 1890-х годов находилась примерно в 80 километрах, говорят исследователи. Однако в исторических отчетах отмечается, что львы покинули регион Цаво примерно на шесть месяцев, прежде чем возобновить свое буйство в лагере строителей.

Отсутствие ДНК буйвола и наличие только одного волоска этого животного, идентифицированного с помощью микроскопа, было неожиданным, говорит де Фламинг. "Из того, что едят львы в Цаво сегодня, мы знаем, что буйволы являются предпочтительной добычей", — объясняет она.

"Полковник Паттерсон вел полевой журнал во время своего пребывания в Цаво, — говорит Кербис Петерханс. — Но в нем нет ни одной записи о том, что он видел буйволов или местный скот".

Дело в том, что в то время популяции крупного рогатого скота и буйволов в этой части Африки были выкошены чумой, крайне заразным вирусным заболеванием, занесенным из Индии в начале 1880-х годов, объясняет Петерханс. "Она практически уничтожила крупный рогатый скот и его диких сородичей, включая африканских буйволов".

Митохондриальный геном человеческих волос имеет широкое географическое распространение, но ученые решили не описывать и не анализировать его в рамках текущего исследования. "Возможно, потомки все еще находятся в этом регионе, и для того чтобы практиковать ответственную и этичную науку, мы применяем методы для изучения целых сообществ", — пишут они.

Новые результаты являются важным расширением видов данных, которые можно извлечь из черепов и волос прошлого. "Теперь мы знаем, что можем реконструировать полные митохондриальные геномы из отдельных фрагментов волос, которым более 100 лет", — говорит де Фламинг.

Дальнейшие анализы позволят ученым хотя бы частично реконструировать рацион львов в разные периоды их жизни и, возможно, определить, когда у них появилась привычка охотиться на людей.

Результаты опубликованы в журнале Current Biology.