قدیمی‌ترین DNA توالی‌یابی شده به ماموت اسرارآمیز یک میلیون ساله‌ای تعلق دارد

قدیمی‌ترین DNA توالی‌یابی شده به ماموت اسرارآمیز یک میلیون ساله‌ای تعلق دارد

توالی‌یابی ژنوم سه ماموت مختلف، اسرار عصر یخبندان را آشکار کرد و اطلاعاتی درمورد تلاقی میان ماموت‌های مختلف فراهم کرد.

مطالعه‌ی جدیدی نشان می‌دهد که قدیمی‌ترین DNA که تاکنون رمزگشایی شده است، به ماموتی از تبار اسرارآمیزی تعلق دارد که قبلا شناسایی نشده بود و حدود ۱/۲ میلیون سال پیش زندگی می‌کرد. پیش‌ازاین، قدیمی‌ترین ژنوم توالی‌یابی شده مربوط به اسبی بود که حدود ۷۸۰ هزار سال پیش در منطقه‌ای که اکنون قلمرو یوکان کانادا است، می‌زیست.

لاو دالن، پژوهشگر ارشد مطالعه گفت اکنون DNA ماموت با اختلاف زیادی، قدیمی‌ترین DNAیی است که تاکنون کشف شده است. بقایای این ماموت اسرارآمیز در نزدیکی رودخانه‌ی کرستووکا در سیبری کشف شد و به این خاطر ماموت کرستووکا نام گرفت.

به گزارش لایو ساینس، دانشمندان پس از مطالعه‌ی DNA باستانی ماموت کرستووکا و ژنوم‌ دو ماموت دیگر (یک ماموت پشمالوی تقریبا ۷۰۰ هزار ساله (Mammuthus primigenius) و یکی از اجداد ماموت پشمالو با سن حدود ۱ میلیون سال) به کشف شگفت‌آوری دست پیدا کردند: ماموت‌های پشمالو حدود ۴۲۰ هزار سال پیش با ماموتی از دودمان اسرارآمیز کرستووکا تلاقی پیدا کردند و ماموت هیبریدی (دورگه) را ایجاد کردند که امروزه آن را با عنوان ماموت کلمبیایی (Mammuthus columbi) می‌شناسیم.

پژوهشگران دریافتند که تبار ماموت کرستووکا از سیبری به آمریکای شمالی مهاجرت کرده و حدود ۱/۵ میلیون سال پیش از پل خشکی تنگه برینگ عبور کرده است. شواهد فسیلی نشان می‌دهد که ماموت‌های پشمالو حدود ۱۰۰ هزار سال پیش از این مسیر عبور کرده‌اند اما پژوهشگران می‌گویند ممکن است زودتر و شاید ۵۰۰ هزار تا ۴۰۰ هزار سال پیش وارد این منطقه شده باشند. مشخص نیست که تلاقی میان این دو تبار از ماموت‌ها کجا اتفاق افتاده است اما تام ون‌دروالک، پژوهشگر مطالعه گفت وقتی این دو تبار به هم برخورد کردند، با هم تلاقی پیدا کردند و چیزی را ایجاد کردند که آن را ماموت کلمبیایی می‌نامیم.

عاج ماموت پشمالو  / mammoth tusk emerges from permafrost

عاج ماموت پشمالو از خاک منجمد جزیره ورانگل در شمال شرقی سیبری نمایان شده است

عاج ماموت / mammoth tusk

پژوهشگران مطالعه، لاو دالن (سمت چپ) و پاتریشا پکنرووا روی جزیره ورانگل عاج ماموت را نگه داشته‌اند

وقتی پژوهشگران پروژه‌ی خود را آغاز کردند، امیدوار بودند که درمورد تکامل ماموت‌های پشمالو دانش بیشتری کسب کنند. دالن گفت: «هدف اصلی ما پیدا کردن ژنوم‌هایی از قبل و بعد از پیدایش ماموت پشمالو بود». آن‌ها برای مطالعه‌ی خود سه ماموت را انتخاب کردند که بقایای آن‌ها در شمال شرقی سیبری در دهه‌ی ۱۹۷۰ به‌وسیله‌ی دیرینه‌شناس فقید روسی به نام اندری شر پیدا شده بود. این‌ موارد شامل یکی از قدیمی‌ترین ماموت‌های پشمالوی ثبت‌شده می‌شد که جانور ۷۰۰ هزار ساله‌ای به نام چوکوچیا بود و نیز جد ماموت پشمالو که آدیچا نامیده شده است و ظاهر آن مانند ماموت استپ اروپایی (Mammuthus trogontherii) بوده است که یکی از اجداد مستقیم ماموت پشمالو است. ماموت سوم یعنی کرستووکا نیز حتی با اینکه بیش از دو میلیون سال پیش از آن تبار جدا شده بود، کمی شبیه ماموت استپ بود. بنابراین، پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که با وجود تکامل پیدا کردن در تبارهای کاملا متفاوت برای بیش از یک میلیون سال پیش، ماموت‌های دودمان‌های ماموت پشمالو و کرستووکا هنوز هم می‌توانستند با هم جفت‌گیری کنند.

پژوهشگران با مطالعه‌ی ژنتیک ماموت پشمالو به کشف دیگری دست پیدا کردند: ون‌دروالک گفت: «بسیاری از سازگاری‌هایی که می‌دانیم ماموت‌های پشمالو دارای آن بودند مانند تنظیم دمایی، تغییرات در ریتم شبانه‌روزی، ذخیره چربی و رشد مو، از قبل در ماموت استپ وجود داشته است». به‌عبارت‌دیگر، ماموت پشمالو برای داشتن این سازگاری‌ها دربرابر سرما تکامل پیدا نکرد. درعوض، جد او این خصوصیات را داشته است، یعنی این سازگاری‌ها احتمالا به‌جای اینکه به‌سرعت و تحت فشارهای انتخاب ایجاد شود، به‌تدریج در طول زمان ظاهر شده است. با‌این‌حال، ماموت پشمالو همچنان به تکامل خود ادامه داد و ماموت‌های پشمالو که نزدیک زمان انقراض زندگی می‌کردند، نسبت‌به ماموت‌های پشمالوی قدیمی‌تر ازنظر ژن‌های مرتبط با احساس دما تنوع بیشتری داشتند.

ماموت‌های استپ / steppe mammoths

نقاشی از ماموت‌های استپ که قبل از ماموت پشمالو وجود داشت و براساس دانش ژنتیکی موجود از ماموت آدیچا تهیه شده است

تخریب DNA از زمان مرگ یک جانور شروع می‌شود، بنابراین پژوهشگران چگونه ژنوم‌ سه ماموت را بازیابی کردند؟

پژوهشگران قبلا ژنوم فیل بیشه آفریقایی (Loxodonta africana) و ژنوم میتوکندریایی (DNA که ازطریق خط مادری به ارث می‌رسد) فیل آسیایی (Elephas maximus) را نقشه‌یابی کرده بودند. این ژنوم‌های قبلا توالی‌یابی‌شده مانند تصویر روی جعبه پازل بودند. فیل‌ها خویشاوندان ماموت‌ها هستند، بنابراین داده‌های ژنتیکی آن‌ها به‌عنوان مرجع مفیدی برای ژنوم ماموت‌ها عمل می‌کند. قطعات کوچک DNA باستانی که پژوهشگران از دندان‌های آسیاب بزرگ ماموت‌ها استخراج کردند، تکه‌های پازل بودند.

اگرچه لایه‌ی منجمد خاک سیبری به حفظ DNA ماموت‌ها کمک کرده بود، باکتری‌ها و دیگر عناصر تخریب‌کننده مانند آنزیم‌ها DNA را به قطعات کوچکی شکسته بودند که اندازه‌ی برخی از آن‌ها به ۳۵ جفت باز یعنی حروف سازنده‌ی DNA هم می‌رسید.

پژوهشگران با استفاده از الگوریتمی DNA خارجی را که نمونه‌های ماموت را آلوده کرده بود ازجمله DNA میکروب‌ها را حذف کردند. آن‌ها همچنین هر قطعه‌ی نامشخصی از DNA را که به‌نظر می‌رسید با ژنوم ماموت‌ها سازگار باشد اما می‌توانست از جانوران دیگری آمده باشد، کنار گذاشتند. پس از اینکه الگوریتم میلیاردها قطعه‌ی پازل DNA را تجزیه‌و‌تحلیل کرد، ژنوم ماموت‌ها به دست آمد که برخی کامل‌تر بود.

ژنوم ماموت‌های دیگر از ژنوم کرستووکا کامل‌تر بود. حدود ۴۹ میلیون جفت باز از ژنوم کرستووکا، ماموت ۱/۲ میلیون ساله، بازیابی شد که به‌گفته‌ی ون‌دروالک بخش نسبتا کوچکی از ژنوم است اما با‌این‌حال برای مشخص کردن جای ژنوم روی درخت خانوادگی کافی است. آدیچا، ماموت استپ یک میلیون ساله، حدود ۸۸۴ میلیون جفت باز داشت یعنی ۲۵ تا ۳۰ درصد ژنومش کامل بود. ماموت پشمالوی ۷۰۰ هزار ساله یعنی چوکوچیا نیز حدود ۳/۶ میلیون جفت باز داشت، یعنی ۷۰ تا ۸۰ درصد از توالی ژنومش مشخص بود.

در همین حین، پژوهشگران توانستند ژنوم میتوکندریایی کامل هر یک از ماموت‌ها را به دست آورند. DNA متیوکندریایی مهم بود، زیرا پژوهشگران نرخ وقوع جهش‌ در ژنوم میتوکندری را می‌دانند که به آن‌ها در تعیین سن نمونه‌ها کمک کرد.

پژوهشگران همچنین سن ماموت‌ها را براساس داده‌های زمین‌شناسی مانند زیست‌چینه‌شناسی (تعیین سن نمونه‌ها براساس سن فسیل‌ها و سازندهای زمین‌شناسی اطراف) و دیرینه‌مغناطیس‌شناسی (تعیین سنِ آثار برجای مانده از میدان مغناطیسیِ درحال تغییر زمین در نمونه‌ها) را تعیین کردند.

بنابراین، DNA باستانی تا چه مدت می‌تواند باقی بماند؟ به‌عقیده‌ی دانشمندان، می‌توان ژنوم‌های قدیمی‌تر را نیز بازیابی کرد. آندرس گوترستروم، استاد باستان‌شناسی مولکولی گفت: «یک حدس آگاهانه این است که می‌توانیم DNA را که دو میلیون سال قدمت دارد، بازیابی کنیم و ممکن است حتی تا ۲/۶ میلیون سال نیز ممکن باشد. قبل از آن، لایه‌ی منجمد خاک وجود نداشته است که در آن DNA باستانی حفظ شده باشد».

این مطالعه در مجله‌ی Nature منتشر شد.

منبع livescience

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید