Скромная лошадь предоставила самый старый полный генетический набор – из особи, которой более полумиллиона лет, которую нашли в вечной мерзлоте в канадской Арктике. Эта находка которая была опубликована в журнале Nature today, отодвигает известное происхождение лошадиной линии приблизительно на 2 миллиона лет, и ожидает эволюционных прозрений.
Набор был извлечен из кости ноги лошади, которая жила в промежутке от 780000 до 560000 лет тому назад. Выделив геном животного, совместно с теми, которым около 43000 лет, пяти современных одомашненных коней, лошади Пржевальского и осла, исследователи были способны проследить эволюционную историю лошадиного семейства в беспрецендентных деталях. Они сделали вывод о том, что предок современного семейства Equus genus, в которое входят лошади, ослы и зебры, которые являются ответвлениями других родов животных 4 млн. лет назад – вдвое дольше, чем ученые думали раньше.
«Мы пробили временной барьер», говорит эволюционный биолог Людовик Орландо из Университета в Копенгагене, который проводил это исследование вместе с коллегой Еске Виллерслев. Учитывая то, что древнейший образец ДНК был выделен перед этим из полярного медведя, жившего в промежутке от 110000 до 130000 лет, Орландо говорит: «Внезапно мы обнаружили, что у нас есть доступ к еще большему количеству вымерших особей, чем мы могли даже мечтать исследовать прежде».
Команда смогла выделить настолько старые ДНК частично из-за того, что низкие температуры, где были обнаружены кости, сильно замедлили скорость распада ДНК.
Однако исследователи также имели успех, потому, что они улучшили техники екстрагирования и подготовки ДНК, чтобы сохранить его качество для извлечения. Они определили ткани в останках, которые имели высокое содержание ДНК, такие как коллагеновые. Также они совместили техники извлечения ДНК, чтобы иметь наибольшее покрытие – используя обычное извлечение следующего поколения с помолекулярным извлечением, в котором машина читает ДНК напрямую, без необходимости усиления, в котором теряются некоторые цепочки ДНК.
В настоящее время главной задачей является применение этих техник к другим особям, таким как древние останки человека, в которые входят Homo heidelbergensis и Homo erectus, жившие сотни тысяч лет и более чем миллион лет назад. Однако такие особи вряд ли будут найдены в хорошо сохраняющей ДНК вечной мерзлоте.
«Настоящей проблемой сейчас в области объединения этих технологий извлечений следующего поколения является возможность анализа образцов не из вечной мерзлоты», говорит Карлз Лалуэза-Фокс, палеонтолог из Института эволюционной биологии в Барселоне.
Отчет Орландо и Виллерслева указывает на другие находки, возможные с этими технологиями. Их команда, к примеру, была способна поддержать суть спора о том, что лошадь Пржевальского (Equus ferus przewalskii), которую буквально спасли от вымирания в Монголии при помощи программ выращивания в неволе, это действительно последняя оставшаяся дикая лошадь, если сравнить ее генетически с одомашненными лошадями.
Также исследователи были способны отследить размер популяции лошадей того времени, рассматривая геномные записи размеров популяций, и таким образом показывая, что популяция выросла в периоды обилия травяного покрова, между временами значительного похолодания.
Однако это и неудивительно. Другие исследователи говорят, что это доказательство принципа того, как схожие исследования могут быть использованы для исследования факторов, которые двигали эволюцию и видообразования. «Этот вид исследований дает нам новые взгляды на то как работают все шестеренки эволюции», говорит Алан Купер, управляющий в Университете Аделаиды Центром древних ДНК.
И хотя Виллерслев и Орландо говорят, что теоретически возможно воскресить древнего коня, имплантируя яйцеклетки современного коня древними ДНК, в их планы это не входит. Они лишь отмечают, что это было бы труднопреодолимой задачей лишь для того, чтобы собрать геном из очень многих фрагментов ДНК. В настоящее время они предпочитают сфокусироваться на дальнейшем улучшении их техник, перед тем как протестировать их на других образцах.
Когда они разрабатывали технику, Виллерслев предсказывал, что она будет иметь огромное влияние на эволюционную биологию. «Древняя геномика изменит многие взгляды на современную теорию эволюцию», говорит он.