Гены из мерзлоты: как ученые узнали историю вымирания шерстистых носорогов

Еще в 2015 году российские археологи сообщили об интересном открытии. На севере Якутии в бассейне реки Сыалах они обнаружили почти сотню костей мамонта, причем некоторые из них были явно раздроблены человеком. Находкам было около 14 000 лет, то есть они относились к концу плейстоцена, в просторечии — ледникового периода. Но кроме мамонтов были найдены и два волчонка, тушки которых прекрасно сохранились в вечной мерзлоте. Возможно, эти животные уже были одомашнены. Ученые лишь недавно признали домашнюю собаку (Canis familiaris) отдельным видом. До этого биологическая систематика объединяла собак в один вид с их прямыми предками — обыкновенными волками (Canis lupus). Собаки же ледникового периода и вовсе почти не отличались от диких волков ни внешне, ни генетически.

Судьба гигантов

Прекрасная сохранность «ледниковых щенков» побудила ученых детально исследовать их. В желудке одного волчонка они обнаружили кусочек шкуры с шерстью. Анализ ДНК показал, что шкура принадлежала шерстистому носорогу.

Эти своеобразные животные были современниками мамонтов. Крупные особи достигали 4,5 м в длину и 1,5 т массы. Густая шерсть и запасы жира защищали их от морозов. На носу красовался внушительный сдвоенный рог.

Даже стая волков не могла бы справиться со столь крупным животным. Возможно, волчонок пообедал падалью, или стая напала на детеныша носорога. Если же перед нами и впрямь щенок древней собаки, его могли накормить хозяева, поскольку люди с удовольствием охотились на шерстистых носорогов. Но что на самом деле случилось — мы уже не узнаем.

Зато ученым выпал уникальный шанс разобраться в судьбе этого вымершего вида. Исследователи заново датировали как ткани самого волка, так и клочок шкуры из его желудка, и получили 14 400 лет. Таким образом, у них в руках оказался один из самых «молодых» образцов тканей шерстистого носорога.

Когда-то эти ледниковые травоядные были широко распространены в Европе, включая Западную. Но около 35 000 лет назад ареал шерстистого носорога начал сокращаться, отступая на север и восток. Его последним прибежищем стал крайний северо-восток Евразии, например, Якутия и Чукотка. Ледниковый гигант окончательно исчез из палеонтологической летописи всего несколько столетий спустя после того, как пообедавший волчонок застыл в мерзлоте. Ученые давно спорят, что окончательно погубило шерстистых носорогов: люди-охотники, потепление климата или то и другое вместе. Новый свет на этот вопрос проливает научная статья, недавно опубликованная в журнале Genome Biology and Evolution.

Отчет о вымирании

Как ученые извлекли из маленького клочка шкуры информацию о судьбе целого вида? Дело в том, что ДНК — очень богатый источник информации. В ней можно увидеть многое, если знать, куда смотреть.

Например, многие генетические эффекты прямо зависят от размера популяции. Поэтому древние гены могут рассказать, растянулось ли вымирание шерстистых носорогов на множество поколений или было резким и быстрым. 

Так, один и тот же ген присутствует в популяции во множестве вариантов — аллелей. При этом у любой особи почти каждый ген имеется в двух экземплярах: от отца и от матери (исключением могут быть гены в половых хромосомах). Как правило, у отца и матери разные аллели одного гена. Это просто теория вероятностей: если отец и мать не приходятся друг другу близкими родственниками, маловероятно, что их аллели совпадут. Но когда животные поколение за поколением размножаются в узком кругу, это быстро приводит к скрещиванию между близкими родичами, носителями одного аллеля. К слову, «задвоение» вредных аллелей часто приводит к наследственным заболеваниям, что во все времена ощущали на себе аристократические и монаршие династии. 

Что это дает в случае шерстистых носорогов? Сравнив долю одинаковых и разных аллелей у особи, съеденной 14 тысячелетий назад, генетики могут высчитать примерную численность популяции, к которой она принадлежала. Есть и другие свойства генома, дающие такую информацию.

Правда, сначала генетическую информацию нужно было извлечь и расшифровать. На руку ученым играла вечная мерзлота, но против них был немалый возраст образца, его небольшой размер и трудная судьба. Все-таки ДНК — хрупкое вещество, а кусочек носорожьей плоти подвергся действию слюны и желудочного сока. Кроме того, к образцу примешалась ДНК самого волка, бактерий из окружающей среды и, возможно, ученых, обследовавших тушку: ДНК содержится в естественных выделениях нашей кожи, а полной стерильности на раскопках не бывает.

Генетики с честью справились с этой задачей и получили полный и качественный геном шерстистого носорога. Для полноты картины исследователи сравнили его с двумя другими геномами того же вида животных возрастом 18 400 и 48 500 лет. Оба экземляра были найдены на Чукотке.

Жертвы снегопадов

Исследователи пришли к выводу, что якутская особь принадлежала к достаточно большой популяции. Ее численность оставалась стабильной в период между 30 000 и 14 000 лет назад. Во всяком случае, нет признаков того, что «носорожье сообщество» оставалось удручающе тесным в течение многих поколений. Видимо, вымирание шерстистых носорогов было столь стремительным, что до систематического близкородственного скрещивания дело не дошло.

Авторы связывают это вымирание с быстрым изменением климата около 14 000 лет назад. Количество осадков резко возросло, и носороги не могли добывать корм из-под глубокого снега.

Возможный вклад человека в вымирание вида исследователи не сочли достойным внимания. «Наши результаты показывают, что популяция шерстистых носорогов существовала в течение 15 000 лет после появления первых людей на северо-востоке Сибири, что позволяет предположить, что причиной вымирания стало потепление климата, а не охота со стороны человека», — объясняет соавтор статьи Лове Дален.

Новое исследование — серьезный аргумент в пользу климатической гипотезы вымирания шерстистых носорогов и вообще мамонтовой фауны. Однако точку в этом вопросе ставить еще рано.

Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора