gh МАМОНТ - БРАТ АЗИАТСКОМУ СЛОНУ, А АФРИКАНСКИЙ СЛОН - ИХ ДЕДУШКА

Спустя приблизительно 10 000 лет после того, как последние мамонты блуждали по североамериканским и евразийским пространствам, они продолжают оставаться захватывающим объектом исследования ученых. Мамонты и слоны входят в состав наиболее древней группы млекопитающих, поэтому, изучая мамонтов, ученые раскрывают секреты эволюционного происхождения современных видов. Продолжаются споры о генетическом родстве мамонтов и современных слонов. Теперь же, российские ученые, работающие в нескольких институтах РАН, РАМН и МГУ им. Ломоносова, а также в университетах штатов Массачусетс и Калифорнии, смогли получить объективное доказательство этого родства. Ученым удалось реконструировать древнейшую, на сегодняшний день, полную последовательностью ДНК митохондриального генома, полученную из останков мамонта, умершего приблизительно 33 000 лет назад.

В статье, озаглавленной "Полный митохондриальный геном и филогения мамонта Mammuthus primigenius эпохи плейстоцена", опубликованной 7 февраля в выпуске журнала Plos Biology, Public Library of Science (Plos), д.б.н., профессор Евгений Иванович Рогаев и его коллеги (из UMASS MS, НЦПЗ РАМН, ИОГен РАН, МГУ, UCSD) описали последовательность ДНК из 16842 знаков (16 тысяч 842 пар нуклеотидов). Это полный митохондриальный геном мамонта, останки которого были извлечены из вечной мерзлоты. Останки относятся к эпохе плейстоцена - периоду во временном промежутке от 10 000 до 1,6-1.9 млн. лет до нашей эры. Исследование показало, что мамонты и азиатские слоны - родственные виды, которые разошлись в эволюции вскоре после отделения их общего предка от линии африканских слонов.

Профессор Рогаев и его коллеги использовали ДНК, выделенную из участка ноги мамонта с неповрежденными кожей и мышцами. Палеонтологи ее нашли на Колыме в бассейне реки Малый Анюй в 1986 году. Возраст найденного образца, установленный с помощью радиоуглеродного метода, примерно от 31 950 до 33 750 лет. После извлечения из вечной мерзлоты, оказалось, что ткани ноги мамонта в очень хорошем состоянии. Благодаря коллегам из Магадана образцы сохранялись в течение нескольких лет в замороженном состоянии. Ученые обнаружили, что ДНК, несмотря на следы деградации, очень качественная и может быть выделена в достаточном количестве.

С помощью метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) ученые дважды реконструировали полный митохондриальный геном: в российских лабораториях еще в 2000 году и, независимо, в университете штата Массачусетс - несколькими годами позже. Результаты уникальной и кропотливой работы как раз и опубликованы сейчас.

ДНК присутствует в ядре каждой клетки тела, но клеточные органеллы - митохондрии, имеют собственный геном, размером около 16 тысяч 500 пар нуклеотидов, который существует вне клеточного ядра. Именно митохондриальная ДНК предлагает исследователям ценнейшую информацию об эволюционном развитии. В то время как ядерная ДНК подвергается рекомбинации, в процессе которой ее участки, полученные от отца и матери смешиваются, затрудняя интерпретацию генетической истории, митохондриальная ДНК, которая наследуется только от матери, позволяет проследить более прямую родственную линию.

С использованием расшифрованной последовательности митохондриального генома, профессор Рогаев с коллегами установили эволюционное родство между вымершими мамонтами. Правильно судить о родстве, сравнивая параметры строения тела, не всегда получается. Так, например, на основе характеристики зубов, было сделано предположение о близком родстве мамонта и азиатского слона, в то время как исследование структуры хобота относит мамонта в одну группу с африканским слоном.

Для разрешения эволюционной загадки профессор Рогаев с коллегами секвенировали также полные митохондриальные геномы африканского и азиатского слонов. Чтобы исключить даже минимальную возможность загрязнения ДНК, работа с образцами слонов была начата уже после того, как была определена первичная последовательность митохондриального генома мамонта. Последующий анализ эволюционной истории показал, что мамонт имеет общую предковую линию с азиатским слоном, более современную, чем с африканским. Исследователи также отметили, что линии мамонта и азиатского слона разошлись вскоре после разделения линий их общего предка и африканского слона.

Использование "древней" ДНК связано с большими трудностями. ДНК ископаемых остатков не только разрушается (обычно, в лучшем случае, удается выделить только короткие фрагменты, меньше 100-300 пар нуклеотидов), но и накапливает большое количество мутаций-артефактов, что ведет к ошибкам при определении структуры. Уникальность работы группы профессора Рогаева не только в длине расшифрованной ДНК, но и в точности ее расшифровки. Их результаты демонстрируют, что полученные длинные геномные последовательности не содержат артефактов.

Помимо установления родства мамонта и современных слонов, исследователи также выяснили, насколько генетически близки различные мамонты эпохи плейстоцена. Популяции современных слонов генетически достаточно разнородны. А вот мамонты из разных регионов Сибири оказались очень схожи на уровне ДНК. Это означает, что, по крайней мере, материнские генетические линии мамонтов на территории Сибири, живших в разные эпохи, были очень близки. Таким образом, предварительные результаты предполагают, что в Сибири обитала достаточно генетически однородная популяция мамонтов на протяжении всей эпохи позднего плейстоцена.

"Анализ полной последовательности ДНК митохондрий для реконструкции истории эволюции животных может стать наиболее эффективным методом определения родства между вымершими и ныне существующими видами, а также в судебной медицине или в анализе "исторических" образцов", - говорит Евгений Рогаев. Таким образом могут быть получены гены животных, исчезнувших с земли много тысяч лет назад.

***