» » Европейские зубры появились еще в плейстоцене

Европейские зубры появились еще в плейстоцене


Европейские зубры появились еще в плейстоцене

Европейские зубры появились еще в плейстоцене

Рис. 1. В Европе известно 820 наскальных изображений бизонов, среди которых встречаются две устойчивые формы: длиннорогая с мощными передними ногами и сильно скошенной спиной, похожая на американских бизонов (верхний рисунок), и короткорогая, с относительно ровной спиной и длинными передними ногами — схожая с европейскими зубрами (нижний рисунок). Интересно, что рисунки второй формы имеют возраст 20–11 тысяч лет, то есть задолго до появления европейского зубра в ископаемой летописи. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Communications


Международный коллектив ученых на основе изучения ДНК из ископаемых образцов вымерших степных зубров и бизонов предложил решение давней загадке происхождения европейских зубров. По их версии, зубры появились не внезапно в начале голоцена 11,7 тысяч лет назад, а существовали в течение по крайней мере 55 тысяч лет на европейских территориях. Они появились в результате смешения степного зубра и тура, затем гибриды постепенно сформировали обособленный вид. Существование этого вида зафиксировано в наскальной живописи древних художников.

Для исследователей голоценовой фауны крупных млекопитающих существует так называемая загадка появления зубров. Их ископаемая летопись начинается внезапно, в раннем голоцене, примерно 11,7 тысяч лет назад. Откуда они взялись в Европе? Происхождением европейских зубров занимались специалисты разных профилей — палеонтологи, зоологи, генетики, биогеографы, антропологи (крупные быки были неизменным предметом охоты ранних людей), специалисты по охране исчезающих видов. Поэтому новая статья большого коллектива специалистов под руководством Жюльена Субрие (Julien Soubrier) из Аделаидского университета, опубликованная в Nature Communications, смотрится сюрпризом. Неожиданный ракурс проявился после привлечения новых данных по ДНК из ископаемых костей бизонов (относимых к роду Bison), найденных на европейской территории. Неожиданным в этой статье является и обращение биоинформатиков к древним наскальным рисункам. (Вспомним, что обычно биоинформатики опираются на труднодоступную простому смертному филогенетическую статистику, а не на символические, буквально, доказательства.)

Позднеплейстоценовая (126–11,7 тысяч лет) европейская фауна, судя по ископаемым находкам, включала два вида крупных быков — туры (Bos primigenius) и степные зубры (Bison priscus). Настоящие, или европейские, зубры появляются в европейской ископаемой летописи лишь в последние 11,7 тысяч лет, в голоцене, когда степные зубры вместе с остальной плейстоценовой фауной исчезают (правда, известна находка степного зубра возрастом 10 тысяч лет из Арктической тундры). В голоцене зубры широко распространились по всей европейской территории до Урала, включая и высокогорные районы, например Кавказ. К настоящему времени, как хорошо известно, осталось лишь несколько популяций зубров, искусственно восстановленных и поддерживаемых в заповедниках (самый, пожалуй, известный из которых — Беловежская пуща), но это уже совсем другая тема.

Если опираться на сравнение митохондриальных геномов зубров с другими представителями бычьих, то ближайшие родственники европейских зубров — туры и их потомки, домашний скот (рис. 2). Если обратиться к сравнению ядерных геномов, то ближайшими родственниками зубров окажутся американские бизоны — потомки степного зубра.


Европейские зубры появились еще в плейстоцене

Рис. 2. Слева — митохондриальное дерево быков, справа — дерево, построенное на основе последовательности их Y-хромосом. Рисунок из статьи E. L. C. Verkaar et al., 2004. Maternal and Paternal Lineages in Cross-Breeding Bovine Species. Has Wisent a Hybrid Origin?


Эти разногласия в генетических аргументах можно объяснить смешением древних зубров, отделившихся от общей ветви бизонов более 1 млн лет назад, с другими представителями этой группы. От общих предков со степными зубрами и американскими бизонами им достался ядерный геном, а от туров или их одомашненных потомков — митохондриальный привнос. Впрочем, схема смешений может быть и иной. Тут нужны дополнительные данные и исследования по генетической истории зубров и их родичей.

И вот ученые выделили ДНК из 65 образцов костей и зубов различных представителей бизонов (степных и европейских зубров) и домашнего скота, возрастом от 50 тысяч лет и до современности. На полученном дереве митохондриальной ДНК неожиданно выделилась четкая группа из 38 образцов — и не степные бизоны, и не зубры, и не туры... Эту группу назвали соответственно: клада Х. Ближе всего ее представители оказались к зубрам, и вместе они — родственники туров и коров. Степной зубр и американский бизон составляют более далекую от этих древних представителей группу.


Европейские зубры появились еще в плейстоцене

Рис. 3. Митохондриальное дерево представителей бычьих, куда включены данные по ископаемым остаткам европейских зубров (степного и европейского): новые данные выделены цветами: загадочная клада Х — красным, европейский зубр — оранжевым, а степной зубр — синим. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Communications


Датировки всех находок радиоуглеродным методом дали возможность расположить веточки дерева на временной оси (рис. 4). Получилось, что клада загадочных зубров вместе с линией европейских зубров появились около 120 тысяч лет назад, то есть в позднем плейстоцене.


Европейские зубры появились еще в плейстоцене

Рис. 4. Имеющиеся датировки позволили наложить митохондриальное дерево ископаемых зубров (оранжевый цвет) и клады Х (красный цвет) на ось времени. Прямоугольниками отмечены места находок ископаемых, звездочки — данные по историческим (археологическим) зубрам. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature Communications


Для прояснения вопроса о гибридизации ученые взялись за ядерные геномы ископаемых образцов. Они выбрали для этого девять образцов из клады Х с датировками 55–20 тысяч лет, образец кости зубра возрастом более 55 тысяч лет (возможно, читатели подскажут, что это за образец и как определяли его возраст), образец ткани зубра 1911 года, два образца степного зубра с датировками 30 и 50 тысяч лет.


Европейские зубры появились еще в плейстоцене

Рис. 5. Схема смешения самок туров (Aurochs) и самцов степных зубров (Steppe) в ряду поколений, при котором гибридная линия получает ядерный геном зубров, а митохондриальный — туров. Схема из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Nature Communications


Сравнение полиморфизмов в ископаемых ДНК показало явную близость клады Х с геномом степного зубра, чуть меньше — с геномом древнего зубра. Расчеты дают оценки генетического родства клады Х и древнего европейского зубра со степным зубром примерно на уровне 84–95%, и это весьма высокий уровень сходства. При этом сходство по полиморфизмам с туром оказывается не выше 5%. Зато по сходству митохондриальных генов европейские зубры и туры гораздо ближе к степным зубрам. Все это вместе означает следующую схему появления линии зубров и клады Х.

Около 120–100 тысяч лет назад в позднем плейстоцене началось смешение степных зубров и туров. Предположительно, в гибридном потомстве лучше выживали коровы — примерно так, как от скрещиваний современного американского бизона и домашнего скота, при котором получаются стерильные гибридные быки, но вполне плодовитые гибридные коровы. В результате последовательных скрещиваний гибридных самок зубро-туров с быками степных зубров потомство получало ядерный геном, несущий всё больше специфики степных зубров и одновременно всё больше митохондриальных генов туров. Около 55 тысяч лет назад эти животные уже составили самостоятельную линию, изолированную и от степных зубров, и от туров, получив внушительное число своих собственных аллелей. Схожий митохондриальный и ядерный геном этой изолированной гибридной линии имели и представители клады Х, и древние зубры, так что они, скорее всего, составляли единый вид. Современные зубры сильно разнятся по своим полиморфизмам и с древним зубром, и с кладой Х. Ученые объясняют это быстрым дрейфом генов в крайне малочисленной популяции европейского зубра.

Как выглядели эти загадочные зубры, представители клады Х? Тут современным исследователям и пригодились наскальные рисунки бизонов и зубров (рис. 6). Ученые предположили, что разница в изображениях происходит не из-за смены художественного стиля в древней живописи, как думали раньше, а просто из-за того, что древние художники рисовали разных зверей. Действительно, глаз-то у тех художников был не хуже нашего, а точность линий с учетом художественных средств — и того лучше.


Европейские зубры появились еще в плейстоцене

Рис. 6. Силуэты некоторых изображений зуброподобных (2, 4, 6, 8) и бизоноподобных (1, 3, 5, 7, 9) животных в известных местонахождениях Франции, которые обозначены цифрами. 1 — пещера Шове (Grotte Chauvet-Pont d’Arc), рисунок углем ориньякского периода (возраст ~35 100 ± 175 лет). 2 — пещера Портель (Grotte du Portel), рисунок, мадленский период (~14 250 ± 295 лет). 3 — пещера Ласко (Grotte de Lascaux), резьба, солютрейская культура (~22 200 ± 380 лет) или ранний мадленский период (между ~19 300 ± 561 и ~20 597 ± 375 лет). 4 — пещера Нио (Grotte de Niaux), рисунок, мадленский период (~14 250 ± 295 лет). 5 — пещера Труа-Фрер (Grotte des Trois Freres), резьба, граветтский период (датирование по стилистике рисунка). 6 — пещера Руффиньяк (Grotte de Rouffignac), рисунок, мадленский период (датирование по стилистике рисунка). 7 — пещера Пеш-Мерль (Grotte du Pech Merle), рисунок (марганцевый минерал), граветтский период (~29 447 ± 443 лет). 8 — пещера Марсула (Grotte de Marsoulas), резьба, мадленский период (датирование по стилистике рисунка). 9 — местонахождение Roc de Sers, резьба по известняку, солютрейская культура (20 442 ± 409 лет). Рисунок из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Nature Communications


В наскальной живописи встречаются изображения длиннорогих животных с мощной грудью и горбатой спиной. Но также можно увидеть и относительно короткорогих, с тонкими ногами и ровной спиной. Первые напоминают американских бизонов, близких к степным зубрам, вторые — европейского зубра, родича представителей клады Х. Скорее всего, такими они и были, эти древние европейские зубры, бродившие в позднем плейстоцене по европейским равнинам.

Бизоноподобные рисунки датируются эпохами до последнего оледенения, 34–20 тысяч лет назад, а зуброподобные изображения имеют более поздние датировки, после 17–12 тысяч лет. Такое расхождения во времени, по всей видимости, важно, так как хронология рисунков может отражать действительное положение дел в природе. В более теплые периоды в европейской фауне преобладали степные бизоны, но когда становилось холоднее, на смену им приходили зуброподобные представители клады Х. Такой сценарий смены подтверждается датировками костей: экземпляры клады Х датируются до 50 тысяч лет и после 34 тысяч лет, когда температура в среднем снижалась и преобладала тундровая растительность, а те, находки, которые генетики отнесли к степным зубрам, относятся к промежутку между этими двумя (рис. 7). Во время последнего оледенения степные зубры вымерли, оставив территории европейским зубрам и охотникам. Именно этот переход и зафиксирован художниками. Так что генетика более или менее сошлась с наблюдениями древних художников.


Европейские зубры появились еще в плейстоцене

Европейские зубры появились еще в плейстоцене

Рис. 7. Находки европейских и степных зубров на территории Южного Урала. Клада Х рассматривается как представители европейских зубров (Wisent domination). Хронология находок наложена на палеотемпературную кривую для этого региона. Рисунок из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Nature Communications


Так что ученые предложили для обсуждения сценарий, в котором все части взаимоувязаны: ядерное родство с одним видом, митохондриальное — с другим, никакого внезапного появления зубра, а вместо него постепенная гибридизация двух существовавших видов, и вдобавок наскальная миграционная документация. Несогласным с этим сценарием придется как следует потрудиться, чтобы столь же блестяще обосновать альтернативную историю.

Кроме того, если предложенная версия подтвердится дополнительными данными по ископаемым ДНК бизонов и зубров разных археологических возрастов, то мы получим чрезвычайно интересный пример видообразования путем гибридизации двух видов с последующей изоляцией. Пример, в котором генетика становления нового вида может быть более или менее полно реконструирована.

Источник: Julien Soubrier, Graham Gower, Kefei Chen, Stephen M. Richards, Bastien Llamas, Kieren J. Mitchell, Simon Y. W. Ho, Pavel Kosintsev, Michael S. Y. Lee, Gennady Baryshnikov, Ruth Bollongino, Pere Bover, Joachim Burger, David Chivall, Evelyne Cregut-Bonnoure, Jared E. Decker, Vladimir B. Doronichev, Katerina Douka, Damien A. Fordham, Federica Fontana, Carole Fritz, Jan Glimmerveen, Liubov V. Golovanova, Colin Groves, Antonio Guerreschi, Wolfgang Haak, Tom Higham, Emilia Hofman-Kaminska, Alexander Immel, Marie-Anne Julien, Johannes Krause, Oleksandra Krotova, Frauke Langbein, Greger Larson, Adam Rohrlach, Amelie Scheu, Robert D. Schnabel, Jeremy F. Taylor, Malgorzata Tokarska, Gilles Tosello, Johannes van der Plicht, Ayla van Loenen, Jean-Denis Vigne, Oliver Wooley, Ludovic Orlando, Rafal Kowalczyk, Beth Shapiro & Alan Cooper. Early cave art and ancient DNA record the origin of European bison // Nature Communications. Published online: 18 October 2016. Article number: 13158. DOI: 10.1038/ncomms13158.

Елена Наймарк


10 август 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Предки современных шимпанзе и бонобо неоднократно скрещивались друг с другом

Сравнительный анализ 65 полных геномов шимпанзе и 10 геномов бонобо показал, что между этими видами, разделившимися 2 млн лет назад, неоднократно происходил генетический обмен. Из четырех подвидов

В геномах поздних европейских неандертальцев не удалось обнаружить следов гибридизации с сапиенсами

Международная команда палеогенетиков во главе со Сванте Пэабо сообщила о черновом прочтении ядерных геномов пяти «поздних» неандертальцев. Исследование стало возможным благодаря новым методам очистки

Денисовцы жили в Тибете 160 000 лет назад

Денисовский человек до сих пор был известен лишь по скудным находкам из Денисовой пещеры на Алтае. Новый метод идентификации ископаемых костей по остаткам древних белков позволил установить, что

Откуда произошли цыгане

Установлено, что цыгане появились в северо-западной Индии примерно 1,5 тыс. лет назад, а спустя шесть столетий иммигрировали на территорию Европы. К такому выводу пришли европейские генетики,

Череп редкого мамонта

Череп редкого мамонтаНа севере Франции палеонтологи откопали череп степного мамонта - "чрезвычайно редкого". Французская находка может стать ключом к загадке эволюции этих невероятных существ.
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Эффективна ли саентология?«Заливы Каролины»Почему одни нации богатые, а другие — бедные?Люди могут отращивать хрящи, как саламандрыСветодиодные светильники для наружного освещенияРоссийский аппарат к Луне стартует не раньше 2026 годаПочему мы стареем? Новая теория ученыхNASA получило новые снимки Большого красного пятна Юпитера