В вечной мерзлоте канадского Юкона сохранилось нечто, что на первый взгляд может показаться непримечательным: экскременты арктических сусликов, возраст которых достигает 700 тыс. лет. Но для ученых эти маленькие окаменевшие «шарики» помета оказались настоящей сокровищницей древней ДНК.
Группа канадских исследователей из университетов Макмастера, Альберты и Института Хакай проанализировала образцы вечной мерзлоты, взятые из нор сусликов, которые оставались замороженными и герметично закрытыми на протяжении тысячелетий. Образцы охватывали несколько ледниковых периодов и датировались возрастом от 30 тыс. до примерно 700 тыс. лет. Это одна из самых древних древних ДНК, когда-либо извлеченных и секвенированных.
Из этих экскрементов ученые извлекли большое количество древней экологической ДНК (aeDNA). Им удалось реконструировать больше 18 митохондриальных геномов крупных млекопитающих — арктических сусликов, шерстистого мамонта, лошадей и степного бизона. Кроме того, они обнаружили генетические следы нескольких других грызунов и хищников, включая серых волков и крупную кошку (пуму или американского гепарда). А также идентифицировали больше 200 групп растений, насекомых и микробов.
Данные раскрыли ранее неизвестное генетическое разнообразие среди арктических сусликов. Одна из обнаруженных линий, датируемая 700 тыс. лет, больше не живет на территории Юкона. Ее ближайшие родственники сегодня обитают только в Западной Сибири. До этого исследования ископаемые останки сусликов того периода в центральном Юконе обычно приписывались тому же виду, который встречается сегодня и на севере, и на юге Юкона. Но это, как показывают результаты, явно не так.
Почему именно суслики стали такими идеальными «хранителями» генетической информации об экосистеме? Арктические суслики (Urocitellus parryii) — всеядные существа. Они питаются огромным разнообразием растений, грибов и насекомых, а также не брезгуют падалью, китовым мясом и другими грызунами. Кроме того, они впадают в спячку на срок до семи месяцев в своих замерзших норах.
Арктические суслики, которые сегодня живут на Юконе, немного напоминают лесных хомячков своими повадками. Они выходят на поверхность, собирают множество разных кусочков растений, костей, семян и приносят их обратно в свою нору
За тысячелетия этот «мусор» — перемешанный с экскрементами и замороженный в вечной мерзлоте — создал детальнейшую биологическую летопись окружающей среды.
Ученые подчеркивают, что этот материал содержит гораздо больше экологической и эволюционной информации, чем можно охватить в одном исследовании. Он открывает дверь для множества будущих открытий. Более того, эти ископаемые экскременты, по-видимому, сохраняют древнюю ДНК даже лучше, чем кости или окружающая вечная мерзлота. Исследование опубликовано в журнале Nature Communiations.
«Мы можем изучить гены, которые в прошлом подвергались естественному отбору из-за изменения климата, — говорит Хендрик Пуанар. — Это может помочь нам понять, как современные животные могут (или не могут) адаптироваться к нынешнему потеплению климата».
Цель дальнейших исследований — лучше понять, как экосистемы восстанавливались после климатических сдвигов в далеком прошлом, и предсказать, как современные экосистемы могут отреагировать на изменение климата.
Ранее Наука Mail рассказывала о находке в вечной мерзлоте неизвестного живого микроба российскими учеными.