大多数人认为猛犸象是来自最后一次冰河时代的标志性的羊毛种类,截至12,000年前。但是在五百万年前,猛犸象起源于非洲,然后在欧亚大陆和北美洲蔓延和多样化。

大约一百万年前,西伯利亚有一种已知的猛犸象物种,草原猛犸象。这被认为是后来物种的祖先,如长毛猛犸象和哥伦比亚猛犸象。但它是吗?

在一项新的研究中,我们将庞大的DNA显示为120万年的遗骸,可以从多年冻土沉积物中发现。经过测序这种DNA-研究其化妆遗传信息-我们发现了猛犸象的谱系,以前从未被描述过,猛犸象的杂交起源,等等。

测序百万年龄DNA

回到2017年,我们从西伯利亚多年冻土的时间冻结的极度旧猛犸牙齿获得了样本。几天后,我们的同事PatíciaPečnerová正在进行实验室,明确工作,从最古老的已知猛犸样品中提取DNA。她成功了。

几周后,我们观察了数百万个DNA序列,这些序列无疑与非洲大草原象的基因组相匹配,我们用这个模型来组装每一个猛犸象基因组的拼图。Pečnerová建立了一些快速的系统进化树——就像猛犸象进化的族谱——并展示给我们看。这并不是“我找到了!”像电影里的场景,但很接近。

花了很长时间才能确保这些序列实际上非常古老的猛犸DNA。例如,古代DNA显示出特征,众所周知的化学损伤模式。虽然这可能会导致一些遗传分析造成麻烦,但它也有助于解开现代污染物的真正古代DNA,这不会显示这种模式。我们的猛犸序列确实显示了预期的模式。

这些DNA序列还具有非常古老的DNA的另一个特征——它们非常碎片化。我们没有在更年轻、保存更完好的永冻土猛犸象样本中发现更长的DNA序列,我们只找到了较短的DNA序列。

这导致了另一个问题,因为较短的序列越来越难以放置在基因组的正确位置。它们也可以与污染混淆。为避免这种情况,我们必须丢弃低于一定长度阈值的所有序列,这是痛苦但必要的。

在西伯利亚的羊毛猛犸象托斯克。图片信用:LoveDalén,作者提供

丢失的血统和混合起源

我们试图将样品放在所有已知的猛犸象的上下文中。我们的结果清楚地表明了110万岁的标本 - 我们将Adycha命名为羊毛猛犸象的祖先。但是将其他样本的血统置于120万年前,我们命名为KRESTOVKA,被证明是更加困难的。它有时似乎与哥伦比亚的猛犸象密切相关,有时候是羊毛猛犸象。

它采用了几个遗传分析和数小时的讨论和白板绘图,最后发现了这个原因。哥伦比亚猛犸象有一个混合起源 - 不仅仅是一个祖先的血统,而是两个。

我们的结果绘制了一张照片,其中大约一半的哥伦比亚猛犸象可以追溯到Krestovka谱系,另一半到羊毛般的庞然大物谱系。

这可能最终解释了一个持久的庞大的神秘,为什么迄今为止测序的所有哥伦比亚猛犸象都有线粒体基因组 - 基因组 - 遗传信息,完全从动物的母亲与羊毛猛犸象密切相关。现在,我们认为哥伦比亚的猛犸象可能通过用羊毛猛犸象繁殖雌性而获得了线粒体。

爱Dalén和PatríciaPečnerová与猛犸象托苏。图片来信:Gleb Danilov,作者提供

进化:陷入了这个行为

如果我们要问一个羊毛猛犸象羊毛猛犸象,大多数人都会指的是他们的骚动。但是,羊毛猛犸象的其他特征适应诸如脂肪沉积物增加,寒冷温度较高,改进的昼夜节律和更多。我们研究了我们可以找到超过一百万年以上的那些改编。令人惊讶的是,我们发现了大部分的大部分适应症已经存在于Adycha的基因组中。

我们认为这一发现对物种进化的研究具有广泛的意义。在进化生物学中有一个悬而未决的问题,在物种形成事件中,适应的速度是加快的,即种群变成独立的物种,还是一个更渐进的过程。

我们的数据支持后一种情况,没有证据表明在羊毛猛犸象的起源期间的自然选择。大多数羊毛猛犸象的适应特征已经存在于其祖先的物种中,这是一百万年前的西伯利亚草原漫游。

限制在哪里?

到目前为止,最古老的DNA序列属于马标本追溯到56万到78万年前,从加拿大育空地区蓟溪(Thistle Creek)的永久冻土沉积物中恢复。

我们几百万年前的猛犸象样本与蓟溪马有一个重要的共同特征,它们被保存在零度以下的永久冻土沉积物中。死后或死后不久,这些遗体中的DNA分子的降解速度减慢了几十万年,直到我们恢复并对它们进行测序。

我们认为永久冻土保存的材料具有甚至较旧DNA的承诺。然而,由于最古老的永久押金存款日期为早期的百殖交 - 大约260万年前 - 这可能是可悲的,对可能的内容进行上限。谈话

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横幅图像信用:Beth Zaiken/古遗传学中心, 一种提供了uthor.

David Díez-del-Molino是斯德哥尔摩大学古遗传学中心的博士后研究员。他对利用古代和现代基因组数据以及种群遗传学、计算基因组学和生物信息学交叉的方法研究动物和人类种群感兴趣。他目前的研究方向包括灭绝基因组学、古代人类基因组学、bumbl…
爱是斯德哥尔摩大学皇冠学中心的进化遗传学教授。他的一般研究兴趣专注于使用DNA技术来研究不同物种的生态和演变以及过去的环境变化如何确定有机体的分布和丰富。

目前,他的小组在斯德哥尔摩所做的工作旨在……